Разработка проекта стадии синтеза производства пропиленгликоля. Мощность 7 тыс. т/год

">   

Молекулярные  массы веществ, [6] 

 

      Производим пересчет производительности из тонн/год в кг/ч:

    

    Рассчитаем  расход оксида пропилена на входе  в реактор:

    

 

 

    Рассчитаем  расход воды на входе:

    

    С условием того что на выходе из реактора расход воды равен 202,5 кг/ч примем расход воды на входе в реактор 202,5+265,34=467,84

    Рассчитаем  потери в реакторе:

    

    Результаты  расчетов сведены в табл.2.

      Таблица 2

      Материальные  расчеты

 
 
 

 

6. Тепловые расчеты 

      Тепловой  баланс реактора может быть представлен  в виде уравнения, связывающего приход Q_пр и расход Q_расх теплоты в ходе процесса, основой которого является закон сохранения энергии:

      

   [6]

      Тепловой  баланс рассчитывают по данным материального  баланса с учетом тепловых эффектов (экзотермического и эндотермического) химических реакций и физических превращений, проходящих в аппарате, с учетом подвода теплоты извне  и отвода ее с продуктами реакций, а так же потерь тепла через  стенки аппарата.

      Для расчета прихода теплоты используем формулу:

      

   [6]

где - количество теплоты, вносимое в аппарат с исходными веществами;

- количество теплоты, вносимое  в аппарат оксидом пропилена;

- количество теплоты, вносимое  в аппарат водой;

- количество теплоты химической  реакции.

      Для расчета расхода теплоты используем формулу:

      

   

где -количество теплоты, расходуемое при образовании пропиленгликоля;

- количество теплоты, расходуемое  при образовании дипропиленгликоля;

-количество теплоты, расходуемое  при образовании трипропиленгликоля;

-потери теплоты через стенки  аппарата;

-тепловая нагрузка реактора.

Рассчитаем  количество теплоты химической реакции  получения пропилен- 

 

      гликоля, используя данные из табл.3

      

      Таблица 3

      Термодинамические характеристики веществ [6]

 

    Производим  перевод кДж/моль в кДж/час:

    Все теплоты за исключением  и , находим по формуле:

    

где -производительность веществ, кг/ч;

- удельная теплоемкость, кДж/(кг·^оС);

-температура, ^оС;

Таблица 4

Удельная  теплоемкость с [кДж/(кг·^оС)]

 

    Количество  теплоты, вносимое оксидом пропилена  в аппарат:

    

    Количество  теплоты, вносимое водой в аппарат:

    

    Количество  теплоты, расходуемое при образование  пропиленгликоля:

    

    Количество  теплоты, расходуемое при образование  дипропиленгликоля:

    

    Количество  теплоты, расходуемое при образование  трипропиленгликоля:

    

    Количество  теплоты, расходуемое при образование  воды:

    

    Рассчитываем  потери тепла в окружающую среду:

    

    Рассчитываем  тепловую нагрузку реактора:

 

7. Подбор и технологический расчет оборудования

Расчет  реактора

    Проводим  выбор конструкции реактора, определение основных размеров и других характеристик.

    1.Используем  уравнение теплопередачи

    

, [5]

    где F – площадь поверхности теплообмена, м²;

    Q – тепловая нагрузка (тепловой поток), Вт;

    К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м·К);

    Δt_ср – средняя разность температур, ⁰С.

    

1. Задаемся  диаметром трубки d=55мм, диаметр обечайки d=700мм.
2. Определим длину окружности поперечного сечения змеевика:

.

3. Определяем длину трубы теплообменника:

4. Задаемся  диаметром витка:

700-55=645мм

5. Определим длину витка:

6. Определяем  число витков:

 
 
 
 

    

    

    Определение высоты реактора.

1. Определение площади обечайки реактора:

2. Длина поперечного  сечения равна:

3. Определение высоты реактора:

4. Определение объема реактора

Площадь поперечного сечения:

Площадь поперечного сечения змеевика:

    Объем змеевика:

    

    Общий объем реактора:

    

    Определяем  высоту змеевика без пространства между  витками:

    

    Определяем  оставшееся свободное пространство в реакторе:

    

    Определяем  расстояние между витками змеевика:

    

. 

 

8. Аналитический контроль производства

   Таблица 5

   Карта аналитического контроля [4]