Целью материального расчета является составление материальных балансов стадии образования спиртовоздушной смеси, контактирования, абсорбции и ректификации
Материальный расчет производства
Рисунок 3.2 – Блок – схема материальных потоков Перечень оборудования: I – смеситель – приготовление спиртовоздушной смеси; II– Реактор – контактирование; III – Абсорбционная колонна – поглощение формальдегида и метанола; IV – Ректификационная колонна – обезметаноливание формалина. Перечень оборудования материальных потоков: 1 – метанол – ректификат; 2 – метанол со склада; 3 – воздух; 4 – вода; 5 – абгазы; 6 – спиртовоздушная смесь; 7 – контактный газ; 8 – деминерализованная вода; 9 – метанольный формалин; 10 – безметанольный формалин.
Годовая мощность по изопрену составляет 95000 тонн в год.
Расходная норма формальдегида на 1 тонну изопрена – 0,843. Годовой фонд рабочего времени 8400 ч. Массовая доля формальдегида, % масс.: в безметанольном формалине – не менее 37,0; в метанольном формалине – 30-37. Массовая доля метанола в продукционном формалине не более 0,6%. Потери формальдегида на стадии ректификации 0,5% мас. Степень конверсии метанола 0,97. Селективность по формальдегиду 0,87. Состав технического метанола, % масс.: метанол – 99,9; вода – 0,1. Состав метанольной шихты, % масс.: метанол – 90; вода – 10. Массовое соотношение исходного метанола к абгазу: 1:0,9 Протекающие реакции: СН3ОН → СН2О + Н2 СН3ОН + 0,5О2 → СН2О + Н2О СН3ОН + 1,5О2 → СО2 + 2Н2О СН3ОН → СО + 2Н2
по реакции I – 0,27; по реакции II – 0,60; по реакции III – 0,11; по реакции IV – 0,02. Расчет материального баланса стадии контактирования Требуемая выработка формальдегида в год тонн в год, где 0,843 – расходная норма формальдегида на 1 тонну изопрена. Часовая производительность установки по формальдегиду: или 317,80 кмоль/ч. Потери формальдегида на стадии ректификации: кг/ч или 1,59 кмоль/ч. С учетом потерь необходимо получить в контактном аппарате формальдегида: кг/ч или 319,39 кмоль/ч.
или 11747,56 кг/ч. Количество поданного метанола с учетом конверсии: или 12110,88 кг/ч. Количество воды в техническом метаноле: Количество поданного технического метанола: 12110,88 + 12,12 = 12123,00 кг/ч. Количество абгазов, поданных на смешение: 12110,88 ∙ 0,9 = 10899,79 кг/ч. Количество воды в шихте метилового спирта: или 74,76 кмоль/ч. Количество непревращенного метанола: 378,47 – 367,11 = 11,36 кмоль/ч. По реакции I расходуется метанола: или 3171,83 кг/ч; образуется: формальдегида: 99,12 кмоль/ч или 2973,59 кг/ч; водорода: 99,12 кмоль/ч или 198,24 кг/ч. По реакции II расходуется: метанола: или 7048,51 кг/ч; кислорода: или 3524,26 кг/ч; образуется: формальдегида: 220,27 кмоль/ч или 6607,98 кг/ч; водяного пара: 220,27 кмоль/ч или 3964,79 кг/ч. По реакции III расходуется метанола: или 1292,23 кг/ч; кислорода: или 1938,34 кг/ч; образуется: диоксида углерода: 40,38 кмоль/ч или 1776,74 кг/ч; водяного пара: или 1453,68 кг/ч. По реакции IV расходуется метанола: или 234,95кг/ч;
оксида углерода: 7,34 кмоль/ч или 205,48 кг/ч; водорода: или 29,37 кг/ч. Всего образуется: водорода: 113,80 кмоль/ч или 227,60 кг/ч; водяного пара: 301,03 кмоль/ч или 5418,47 кг/ч. Общий расход кислорода: 170,70 кмоль/ч или 5462,60 кг/ч. Расход сухого воздуха: где 0,21 – объемная доля кислорода в сухом воздухе. Количество азота в воздухе: 812,86 – 170,70 = 642,16 кмоль/ч или 17980,48 кг/ч. Расход воздуха: Объемная доля водяных паров в воздухе:
0,12∙106 – общее давление воздуха, Па. Количество водяных паров в воздухе: в спиртовоздушной смеси: в контактном газе: В выхлопные газы абсорбционной колонны переходят оксид и диоксид углерода, азот, водород, суммарное количество которых составляет 803,68 кмоль/ч или 20190,30 кг/ч. Объемная доля водяных паров в выхлопных газах: %, где 1740 – парциальное давление водяных паров при температуре 15°С, Па; 0,13 ∙106 – общее давление выхлопных газов, Па. Количество воды, поступающей на орошение абсорбционной колонны: 12123,00 ∙0,20 = 2424,60 кг/ч где (1,0:0,2) – массовое соотношение метанол поданный : деминерализованная вода Состав метанольного формалина : формальдегид: 9581,60 кг/ч; вода : 7047,54 + 2424,60 = 9472, 14 кг/ч; метанол: 363,52 кг/ч; Массовая доля формальдегида в метанольном формалине составляет 47,0 % , метанола – 2,8% На стадии ректификации 2% масс. воды уносится в дистиллят, количество воды в метаноле-ректификате: 9472, 14 ∙ 0,02 = 189,44 кг/ч. Согласно ГОСТ 1625-89 состав формалина безметанольного технического: формальдегид > 37,0 % масс. , метанол не > 0,6 % масс. Решим систему уравнений: GF = GD + Gw; GF ∙ xF = GD∙ xD + Gw ∙ xw, где, GF, GD, Gw – массовые расходы: питания, дистиллята и кубового остатка . xF, xD, xw – содержание метанола в питании, дистилляте и кубовом остатке соответственно, %. xF = 0,03; xD = 0,55; xw = 0,004; GD = GF - Gw GF ∙ xF = (GF - Gw) ∙ xD + Gw ∙ xw GF ∙ xF = GF∙ xD - Gw∙ xD + Gw ∙ xw GF ∙ xF - GF∙ xD = Gw∙ xw - Gw ∙ xD GF (xF - xD) = Gw (xw - xD) Gw = GF (xF - xD) / (xw - xD) Gw = 18892,23 кг/ч; GD = 525,03 кг/ч. Количество метанола в безметанольном формалине: Количество метанола в метаноле-ректификате: 363,52 – 75,60 = 287,92 кг/ч. Количество воды в безметанольном формалине: 9472,14 – 189,44 = 9282,70 кг/ч. Состав безметанольного формалина : формальдегид: 9533, 93 кг/ч; вода : 9282,70 кг/ч; метанол: 75,60 кг/ч.
Расчет основных расходных коэффициентов на 1 т. 100% формальдегида: 1. Расходный коэффициент по метанолу ( с учетом рецикла метанола): 2. Расходный коэффициент по воздуху:
Популярное: Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (440)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |