Автор работы: Пользователь скрыл имя, 17 Апреля 2011 в 19:17, курсовая работа
Отходы и побочные продукты, образующиеся и накапливающиеся на нефтехимических предприятиях являются одними из самых многочисленных и разнообразных как в количественном, так и в качественном отношении. Решение проблемы переработки и применения этих отходов неразрывно связано с промышленной экологией и экологической безопасностью, комплексным использованием сырья и материалов. Это способствует увеличению производительности технологических процессов, более полному и экономичному использованию химического сырья.
Введение………………………………………………………………………..
1.Аналитический обзор………………………………………………………..
1.1 Общие сведения……………………………………………………..
1.2 Физические свойства стирола………………………………………
1.3Способы получения стирола…………………………………………
2. Технологическая часть………………………………………………………
2.1. Химизм процесса……………………………………………………
2.2 Описание технологической схемы…………………………………
2.3. Технико-технологические расчеты ……………………………….
2.3.1 Материальный расчет……………………………………….
2.3.2. Расчет основных расходных коэффициентов……………..
2.3.3. Тепловой расчет…………………………………………….
2.3.4. Тепловой расчет первой ступени…………………………..
Заключение……………………………………………………………………….
Список использованных источников…………………………………………...
С учетом потерь на стадии ректификации в реактор дегидрирования подают этилбензола:
329,797*100,00/(100,00-0,08) = 330,061 кмоль/ч или 34986 кг/ч.
Потери этилбензола на стадии ректификации:
330,061-329,797 = 0,264 кмоль/ч или 28 кг/ч.
Остается непревращенного этилбензола в контактном газе:
330,061-220,964 = 109,1 или 11564 кг/ч.
В реактор дегидрирования поступает:
свежего этилбензола: 220,964+0,264 = 221,23 кмоль/ч или 23450 кг/ч.
возвратного (циркуляционного) этилбензола: 109,1-0,264 =108,836
кмоль/ч или 11537 кг/ч.
Рассчитывают
состав свежего этилбензола (поток
1):
Таблица 2.1 Состав свежего этилбензола
| C6H5-C2H5 | C6H6 | ||
| wi, % | 99,965 | 0,035 | 100,00 |
| m , кмоль/ч | 23629,52 | 8,27 | 23637,79 |
| n , кмоль/ч | 221,23 | 0,106 | 221,34 |
| хi, % | 99,952 | 0,048 | 100,00 |
Рассчитывают
состав возвратного (циркуляционного)
этилбензола (поток 2):
Таблица 2.2 Состав возвратного этилбензола
| C6H5-C2H5 | C6H5-C2H3 | C6H5-CH3 | ||
| wi, % | 88,0 | 4,0 | 8,0 | 100,00 |
| m , кмоль/ч | 11564 | 528,4 | 1056,8 | 13149,2 |
| М, г/моль | 106 | 104 | 92 | - |
| n , кмоль/ч | 109,1 | 5,08 | 11,487 | 125,667 |
| хi, % | 86,88 | 4,02 | 9,10 | 100,00 |
Для снижения температуры кипения в жидкую этилбензольную фракцию в испарителе добавляют водяной пар. Массовую долю водяного пара в образующейся парогазовой смеси находят по формуле
wH2O = [pH20*MH2O/( pH20*MH2O +pэбМэб)]*100
где pH20 и pэб – парциальные давления паров воды и этилбензольной фракции при температуре кипения; MH2O и Мэб – молярные массы воды и этилбензольной фракции.
Так как этилбензольная фракция состоит в основном из этилбензола, молярную массу фракции принимают равной молярной массе этилбензола.
Парциональное давление паров воды при температуре кипения 155°С составляет 0,5579 МПа [1], с.271 табл.13, Парциональное давление этилбензольной фракции при общем давлении а испарителе 1,2000 МПа равно 1,2000-0,5579 = 0,6421 МПа.
wH2O = [0,5579*18/( 0,5579*18 +0,6421*106)]*100 = 12,86%
Общее количество подаваемого в реактор этилбензола:
23637,79 + 13209,65 = 36847,44 кг/ч.
Расход водяного пара в испаритель (поток 3):
36847,44*12,86/(100,00-12,86) = 5437,89 кг/ч.
Рассчитывают
по суммарному содержанию компонентов
в потоках 1,2,3 состав парогазовой смеси
после испарителя (поток 4):
Таблица 2.3 Состав парогазовой смеси после испарителя
| C6H5-C2H5 | C6H5-C2H3 | C6H5-CH3 | C6H6 | Н2О | ||
| m ,кмоль/ч | 35254 | 528,4 | 1056,8 | 8,27 | 5437,89 | 42285,36 |
| wi, % | 83,37 | 1,25 | 2,5 | 0,02 | 12,86 | 100,00 |
| n , кмоль/ч | 332,58 | 5,08 | 11,487 | 0,106 | 302,105 | 651,358 |
| хi, % | 51,06 | 0,78 | 1,764 | 0,016 | 46,38 | 100,00 |
В
сырьевой поток на входе в реактор
дегидрирования вводят водяной пар
для снижения парциального давления
этилбензола, повышения его степени конверсии
и подавления побочных реакций. Расход
водяного пара определяют из уравнения
теплового баланса узла смешения:
mп
(hп´- hп´´)= mг (hг´´-
hг´),
где mп
и mг – массовый расход газовой
смеси и поступающего водяного пара, кг/ч;
hг´ и hп´ - энтальпия газовой
смеси и водяного пара до смешения, кДж/кг;
hг´´и hп´´ - энтальпия газовой
смеси и водяного пара после смешения,
кДж/кг.
Принимают следующие значения температуры, °С: парогазовой смеси после перегревателя – 550; водяного пара, поступающего из промежуточного теплообменника – 655; парогазовой смеси на входе в реактор – 610.
Рассчитывают
среднюю энтальпию парогазовой
смеси:
Таблица 2.4 Средняя энтальпия парогазовой смеси
| Компонент | wi, % | T = 550+273=823 К | Т = 610+273=883 К | ||
| hi, кДж/кг | wihi/100, кДж/кг | hi, кДж/кг | wihi/100, кДж/кг | ||
| C6H5-C2H5 | 83,37 | 1294,2 | 1078,97 | 1458,0 | 1215,5 |
| C6H5-C2H3 | 1,25 | 1223,3 | 15,3 | 1375,8 | 17,2 |
| C6H5-CH3 | 2,5 | 1224,3 | 30,6 | 1381,2 | 34,5 |
| C6H6 | 0,02 | - | - | - | - |
| Н2О | 12,86 | 3594,5 | 462,3 | 3725,8 | 479,1 |
| 100,00 | - | 1587,17 | - | 1746,3 | |
Значения энтальпий органических соединений и перегретого водяного пара [1], с.269,271 табл.8,15. предварительно определяют Парциональное давление паров воды в парогазовой смеси:
pH20 = 0,45*0,4638 = 0,209 МПа,
где
0,45 – давление парогазовой смеси,
МПа; 0,4638 – молярная доля паров воды
в смеси.
Энтальпия водяного пара (p = 0,9 МПа):
до смешения (t = 655°С): hп´ = 3821,0 кДж/кг;
после смешения (t = 610°С): hп´´ = 3720,4 кДж/кг.
Определяют расход водяного пара в узел смешения (поток 5):
mп (3821,0-3720,4) = 42285,36 (1746,3-1587,17),
mп = 66887,4 кг/ч.
Количество водяного пара на входе в реактор дегидрирования:
66887,4+5437,89 = 72325,3 кг/ч.
Массовое отношение водяной пар: этилбензол:
72325,3/35254 = 2,05,
Что соответствует оптимальному технологическому режиму.
Суммируя
содержание компонентов в потоках
4 и 5, определяют состав парогазовой смеси
на входе в реактор дегидрирования (поток
6):
Таблица 2.5 Состав парогазовой смеси на входе в реактор дегидрирования
| C6H5-C2H5 | C6H5-C2H3 | C6H5-CH3 | C6H6 | Н2О | ||
| m ,кмоль/ч | 35254 | 528,4 | 1056,8 | 8,27 | 72325,3 | 109172,8 |
| wi, % | 32,294 | 0,48 | 0,968 | 0,008 | 66,25 | 100,00 |
| n , кмоль/ч | 332,58 | 5,08 | 11,487 | 0,106 | 4018,07 | 4367,32 |
| хi, % | 7,62 | 0,12 | 0,26 | 0,002 | 92 | 100,00 |
Для упрощения расчета принимают, что на первой ступени протекает только основная (целевая) реакция конверсии этилбензола, при этом расходуется этилбензол:
332,58*0,31 = 103,01 кмоль/ч или 103,01*106 = 10919,1 кг/ч,
где 0,31 – степень конверсии этилбензола в стирол на первой ступени дегидрирования.
Образуется:
стирола: 103,01 кмоль/ч или 10713 кг/ч;
водорода: 103,01 кмоль/ч или 206 кг/ч.
В парогазовой смеси после первой ступени содержится:
стирола: 5,08+103,01 = 108,09 кмоль/ч или 11241,4 кг/ч;
непрореагировавшего этилбензола: 332,58-108,09 = 224,49 кмоль/ч или 23796 кг/ч.
Рассчитывают
состав парогазовой смеси после
первой ступени катализа:
Таблица 2.6. Состав парогазовой смеси после первой ступени катализа
| m |
wi, % | n |
хi, % | |
| C6H5-C2H5 | 23796 | 21,9 | 224,49 | 5,028 |
| C6H5-C2H3 | 11241,4 | 10,35 | 108,09 | 2,42 |
| C6H5-CH3 | 1056,8 | 0,97 | 11,487 | 0,26 |
| C6H6 | 8,27 | 0,008 | 0,106 | 0,002 |
| Н2О | 72325,3 | 66,58 | 4018,07 | 89,99 |
| Н2 | 206 | 0,19 | 103 | 2,3 |
| 108633,77 | 100,00 | 4465,243 | 100,00 |