Установка синтеза латекса БС-50

Таблица 16 – Расход и  состав разбавленной водной фазы.

 

Наименование компонента	Кг/ч	%
1	2	3
Калиевое мыло канифоли Натриевое мыло СЖК Лейканол Триэтаноламин Пирофосфат натрия Натр едкий Калий хлористый Вода	43,3 27,1 3,3 2,2 1,1 4,9 3,3 933,2	4,25 2,66 0,32 0,22 0,11 0,48 0,33 91,63
Итого:	1018,4	100

 

Всего воды                                   1191,9 кг/ч

Вода с персульфатом калия       210,1   кг/ч

Вода с эмульсией  гипериза        48,6     кг/ч

1191,9 – (210,1 + 48,6) = 933,2 кг/ч

Добавить воды

1191,9 – (210,1 + 48,6) – 761,4 =171,8 кг/ч.

 

 

Таблица 17 – Расход и  состав эмульсии поступающей на полимеризацию.

 

Наименование компонента	Кг/ч	%
1	2	3
Бутадиен Стирол Бутилены Примеси в стироле Калиевое мыло канифоли (дрезинат калия) Натриевое мыло СЖК Лейканол Персульфат калия Триэтаноламин Пирофосфат натрия Натр едкий Калий хлористый Гипериз Трет-ДДМ Вода	538,9 544,6 5,4 2,2 43,3 32,5 3,3 6,5 2,2 1,1 4,9 3,3 5,4 5,4 1191,9	22,54 22,78 0,22 0,09 1,85 1,36 0,14 0,27 0,09 0,05 0,2 0,14 0,23 0,23 49,85
Итого:	2390,9	100

 

 

Таблица 18 – Расход и  состав недегазированного латекса.

 

Наименование компонента	Кг/ч	%
1	2	3
Полимер бутадиена Полимер стирола Мономер бутадиена Мономер стирола Бутилены Примеси в стироле Ингредиенты Вода	531,7 525,6 5,3 12,5 5,4 2,2 107,9 1191,9	22,2 22,06 0,22 0,52 0,23 0,09 4,53 50,03
Итого:	2382,5	100

 

 

Учтены потери:

полимер бутадиена - 1,8 кг/ч

полимер стирола   -   5,4 кг/ч

мономер бутадиена - 0,1 кг/ч

мономер стирола    -  1,1 кг/ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2 Материальный баланс дегазации

Вакуумная дегазация  проводится на типовой отгонной колонне  с пакетами «диск-кольцо».

На дегазацию подается пар 90⁰C

р=0,715аmа, теплосодержанием i = 2662 кДж/кг

Температура верха 90⁰C куба  70⁰C

Остаточное давление верха 0,06 МПа;  куба  0,04 МПа

Количество остаточного стирола  не должно превышать 0,1% по массе.

 

Расход тепла на испарение углеводородов .

Q = (5,3+5,4+12,5+2,2) ∙ 402 = 10210,8 кДж/ч  

 

Расход тепла с учетом теплопотерь 10%

10210,8 ∙ 1,1=11231,9 кДж/ч    

 

Количество пара при  конденсации переходящее в латекс

11231,9 / 2333 = 4,8 кг/ч,    где,

2333 – теплота конденсации  пара, кДж/кг

 

Отношение концентраций стирола в  конечном и недегазированном  латексе

Ск/Сн = (2,4 / 1051,2) / (12,5 / 1057,3) = 0,195

 

Расход пара на отгонку  стирола 

Ск/Сн = Aⁿ / ΣA^kB^n-k [кг/ч]

 

При числе колонн, равном 1, формула для  отгонки  стирола и углеводородов принимает вид:

Ск/Сн = А/(А+В)

 

А=0,235П/Р° ∙ Мп/Мс ∙ рс/рп ;   В = Gn/QK; где,

 П - общее давление при дегазации

P⁰ - давление паров стирола при температуре 70⁰ С

Mn и Mc - соответственно молекулярная масса водяного пара и стирола

рс и рп - плотность  стирола и полимера, кг/м³

Gn - расход водяного пара, кг/ч

Qk - производительность по полимеру, кг/ч

 

IgP⁰= 6,92-1420/(206+70) = -1,105

Р°=0,0784 ∙ 0,101325 = 0,008МПа

А=0,235 ∙ (0,04/0,008) ∙ (18/104) ∙ (890/920) = 0,1967

Ск/Сн = 0,1967/(0,78+0,1967)=0,20

В находим подбором так, чтобы Ск/Сн=0,2, отсюда В=0,8

 

Расход пара на отгонку  стирола     

Сп=0,78 ∙ 1051,2 = 819,9 кг/ч 

 

Общий расход умягченной воды на увлажнение 1 кг пара

g_Н2О = (2754-2662)/(2662-104,75)=0,036кг/кг

 

Общий расход пара на испарение  и отгонку углеводородов 

819,9+4,8 = 824,7 кг/ч

 

Количество умягченной воды необходимое на увлажнение пара

(0,036 ∙ 824,7) / (1+0,036) = 24 кг/ч

 

Расход пара из сети с  учетом увлажнения

824,7-24=800,7 кг/ч

 

 

 

Таблица 19 - Количество и состав паров, уходящих с вакуумной дегазации

 

Наименование компонентов	кг/ч	%
Мономер бутадиена	5,3	0,63
Бутилены	5,4	0,64
Мономер стирола	12,5	1,48
Примеси в стироле	2,2	0,26
Водяной пар	819,9	96,99
Итого:	845,3	100

 

 

Для    расчета    дегазации    приняты    максимальные    количества мономеров  без учета потерь      

 

 

 

Таблица 20 - Количество и состав суспензии антиоксиданта П-23

 

Наименование компонентов	кг/ч	%
П-23 Калиевое мыло канифоли Вода	13,0 7,8 18,2	33,3 20 46,7
Итого:	39,0	100

 

 

 

 

Таблица   21   -   Количество   и   состав   дегазированного   латекса, заправленного антиоксидантом

 

 

 

Наименование компонентов	кг/ч	%
Полимер бутадиена	528,2	22,0
Полимер стирола	523,0	21,8
Антиоксидант П-23	13,0	0,5
Мономер стирола	2,4	0,1
Ингредиенты и примеси	116,7	4,9
Вода	1215,1	50,7
Итого:	2398,4	100

 

Учтены потери коагулюма при дегазации: 
полимер бутадиена 3,5 кг/ч

полимер стирола        2,6 кг/ч

Сухой остаток 49,20%

 

 

 

5.3. Материальный баланс конденсании

 

 

Расчет ведется по формуле, подбором L, чтобы ∑x = 1.

∑x = ∑ ,  где

x – мольная доля продукта конденсации;

x⁰- мольная доля в исходной смеси;

k – константа фазового равновесия;

L – доля жидкости, мольные доли.

Результаты расчета приводятся в таблицах 24.

 

 

Таблица 22 - Расход и состав конденсата, уходящего с конденсатора смешения

Наименование компонентов	кг/ч	%
Стирол  Вода	0,05 819,7	0,006 99,994
Итого:	819,75	100

 

 

Таблица 23 - Расход и состав паров, уходящих с конденсатора смешения

 

Наименование компонентов	кг/ч	%
1)Бутадиен	5,3	0,6
2)Бутилены	5,4	0,6
3)Стирол	14,0	1,7
4)Примеси в стироле	2,2	0,3
5)Вода	819,9	96,8
Итого:	847	100

 

Количество потерь и возврат стирола 12,5 по балансу, что незначительно расходится с данными по таблице, 22 - 14 кг/ч. Перерасчет баланса стирола не делается.

 

Температура конденсации 40⁰C

Давление конденсации 0,04Мпа

Упругость водяного пара 0,0074Мпа

Мольная доля конденсата углеводородов от исходного количества  L = 0,365

 

Таблица 24 - Результаты расчета конденсации промышленной водой

 

кг/ч	м.м		мольн. сост.у/в	мольн.сост. конденсата мольн.д	Расход конденсата		Расход отгона
					кг моль/ч	кг/ч	кг моль/ч	кг/ч
1)5,3 2)5,4 3)14,0 4)2,2	54 56 104 106	0,1 0,1 0,13 0,02	0,3125 0,3125 0,12 0,2	0,0357 0,0427 0,7716 0,1499	0,0045 0,0055 0,0986 0,0192	— 0,3 11,0 1,9	0,0958 0,095 0,0099 0,0025	5,3 5,1 3,0 0,3
27,1	320	0,35	0,945	1,0000	0,1278	13,2	0,2032	13,7

 

Расчет уноса паров  воды по уравнению перегонки с  паром

m_B/m_y = Р°в/(Рк-Р°в), отсюда m_в = (0,2032 ∙ 0,0074) / 0,0326 =0,046 кг/моль∙ч

Gв.n = 0,046 ∙ 18 = 0,8 кг/ч

Сконденсировалось воды 819,9 - 0,8 = 819,1 кг/ч

 

Расход и состав конденсата, полученного после конденсации  промышленной водой [кг/ч]

Бутадиен     0,2

Бутилены     0,3

Стирол        11,0

Этилбензол  1,9

Вода          819,1

 

Расход и состав конденсата, полученного после конденсации  захоложенной водой [кг/ч]

Бутадиен      0,1

Бутилены     0,1

Стирол         0,8

Этилбензол 0,2

Вода             0,6

Температура конденсата 20⁰C

Давление конденсатора 0,04МПа

Упругость водяного пара 0,0023МПа

Мольная доля конденсата от паров, поступающих с водяного конденсатора L=0,057

Состав исходной смеси таблица 23.

 

Таблица 25 - Расчет конденсации захоложенной водой

 

Мольный сост. конденсата мольн.д	Расход конденсата		Расход и состав отгона
	кг моль/ч	кг/ч	кг/ч	мас.д %
0,0784 0,0960 0,6719 0,1537	0,0009 0,0011 0,0078 0,0018	0,1 0,1 0,8 0,2	5,2 5,0 2,2 0,1	41,6 40,0 17,6 0,8
1,0000	0,0116	1,2	12,5	100

 

Расчет уноса паров  воды m_в = (0,1916 ∙ 0,0023) / 0,0377 = 0,011 кг/моль∙ч

Gв = 0,011 ∙ 18 = 0,2 кг/ч

Сконденсировалось воды 0,8-0,2 = 0,6 кг/ч

 

Количество и состав продуктов, после конденсации захоложенной водой поступающих в сборник (сумма табл.23 и табл.24) [кг/ч].

Бутадиен   0,3

Бутилены   0,4

Стирол       11,8

Этилбензол 2,1

Вода         819,7

 

 

 

6.  РАСЧЕТ И ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

 

Емкость с мешалкой и  змеевиком Л-001

Предназначена для приготовления водного раствора эмульгаторов  [табл.5]

V= G ∙ t / k ∙ p - расчет вместимости емкостей                                      
где     V - вместимость аппарата, м³

G - расход реагента, кг/м³ (см.табл. 5)

 t - время пребывания в аппарате, ч

k - коэффициент заполнения аппарата

 р - плотность среды,  кг/м³