166518 (685460), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Очистка и нейтрализация химически загрязненных стоков и отходящих газов. Для очистки химически загрязненной воды будем использовать отстаивание, с последующим обезвреживанием и фильтрацией.

Пары воды и углеводородов будем конденсировать в конденсаторе, после чего направлять в отстойник, а несконденсированные газы отправим в скруббер улавливания бензола из абгазов.

Принципиальная технологическая схема представлена на рисунке 2

Где цифрами обозначены материальные потоки:

1. Пропилен, поступающий со склада;

2. Пропилен газ, поступающий в алкилатор;

3. Свежий бензол, поступающий в алкилатор;

4. Осушенная бензольная шихта, поступающая в алкилатор;

5. Полиалкилбензолы, поступающие в алкилатор;

6. Вода, поступающая в аппарат с мешалкой;

7. Хлористый алюминий, поступающий в аппарат с мешалкой;

8. Катализаторный комплекс, поступающий в алкилатор;

9. Бензол-газ и абгазы с верха алкилатора;

10. Бензол-газ и абгазы, поступающие в сепаратор;

11. Бензол, после конденсатора;

12. Бензол на отстой в Е-11;

13. Абгазы на утилизацию;

14. Бензол на отстой в Е-11;

15. Реакционная масса алкилирования (РМА), выходящая из алкилатора;

16. РМА, поступающая на отстой в Е-11;

17. Катализаторный комплекс после отстоя;

18. РМА, поступающая на отстой в Е-15;

19. Реакционная масса (РМ), поступающая на отстой в Е-16;

20. РМ, поступающая в смеситель;

21. Раствор щелочи;

22. Смесь РМ со щелочью, поступающая в отстойник Е-19;

23. РМ, направленная в сборник Е-20;

24. РМ, направленная в промывную колонну;

25. РМ, прошедшая очистку водой;

26. РМ на склад.

В таблице 2.1. представлены основные материальны потоки.

Таблица 2.1.

Основные материальные потоки

№ потока	Материальный поток
1	Пропилен
3	Свежий бензол
4	Осушенная бензольная шихта
8	Катализаторный комплекс
9	Бензол-газ и абгазы
15	Реакционная масса алкилирования
26	РМ на склад

Рис. 2 Технологическая схема узла алкилирования бензола пропиленом

2.4. Расчёт материального баланса процесса алкилирования бензола

Процесс алкилирования бензола пропиленом осуществляют в реакторе – алкилаторе. Который представляет собой вертикальный цилиндрический полый аппарат с эллиптическими днищами, выполненный из углеродистой стали. Избыточное тепло отводится за счёт испарения части бензола при температуре 120-130°С, т.е. процесс проводят при кипении реакционной массы. Произведем расчет основных материальных потоков и составим сводный материальный баланс установки алкилирования, и рассчитаем тепловой баланс алкилатора.

Исходные данные

1. Годовая производительность по товарному продукту, тонн 124000;

2. Число часов непрерывной работы в году 8520;

3. Состав РМА табл. 1;

4. Степень конверсии бензола, % 60;

5. Степень конверсии пропилена, % 70;

6. Температура промоборотной воды на охлаждение, 25⁰С;

7. Перечень основных материальных потоков табл. 2.1;

7. Параметры водяного пара на входе:

• Давление, МПа 0,1;

• Температура, ⁰С 260;

• Давление, МПа 0,15;

• Температура, ⁰С 280.

Реакционная масса

1. Плотность 870 кг/м³

2. Состав, % масс.:

   • Пропан – 0,1

   • Бензол – 51,3

   • Этилбензол – 1,1

   • Изопропилбензол – 31,7

   • Бутилбензолы – 0,4

   • Полиалкилбензолы – 14,5

   • Смолы – 0,9

Согласно данным действующих заводов принято:

1. Расход бензола на 1 т товарного ИПБ 0,78 т.

2. Молярное соотношение поступающего на алкилирование пропилена к бензолу 0,3:1.

3. Конверсия бензола за один проход 29,5 % массовых.

4. Расход пропилена:

На образование ИПБ	92,0%
На образование полиалкилбензолов	0,4%
На образование смол	3,8%
Потери с абгазами	3,1%
Другие потери	0,7%
ИТОГО	100%

5. Потери ИПБ = 3% массовых от ИПБ, полученного при алкилировании.

6. Этилен и бутилены, содержащиеся в исходном газе, переходят соответствен-но в этилбензолы и бутилбензолы полностью.

7. Расход катализатора (AlCl₃) – 6,5 кг на 1 т товарного ИПБ.

8. Расход 10 % раствора щелочи – 5 кг на 1 т ИПБ.

9. Количество циркулирующей воды для разложения катализаторного комплекса, м³/м³ реакционной массы 1,0

1. Расчет часовой производительности по готовой продукции

По заданной годовой производительности и числу часов непрерывной работы в году рассчитываем часовую производительность системы по товарному продукту:

Производительность цеха по ИПБ в пересчёте на 100-процентный:

14554/0,995 = 14672 кг/ч,

где 99,5 % – содержание ИПБ в товарном продукте.

Необходимая масса товарного ИПБ составляет:

14598 / 0,97 = 15049 кг/ч

Количество примесей в ИПБ составляет:

15049 – 14598 = 451 кг/ч

1. Расчет расхода пропилена

Теоретически на образование ИПБ по реакции:

_{Зная молекулярную массу пропилена (42) и ИПБ (120), а также часовую производительность ИПБ, мы можем рассчитать, сколько пропилена теоретически идет на образование ИПБ:}

= 3590,3 кг/ч.

На образование смол:

= 148 кг/ч.

На образование полиалкилбензолов:

= 15,9 кг/ч.

Всего связывается пропилена:

3590,3 + 148 + 15,9 = 3754,2 кг/ч.

Потери пропилена составляют:

3900 – 3754,2 = 145,8 кг/ч,

в том числе: а) с пропановой фракцией 120 кг/ч; б) в виде механических потерь 25,8 кг/ч.

3. Расчет расхода свежего бензола

При принятом расходном коэффициенте на 1 т ИПБ расход свежего бензола составляет

14598 0,78 = 11386,4 кг/ч

Из этого количества расходуется

а) на образование ИПБ

(15049 78) / 120 = 9781,9 кг/ч

б) на образование этилбензола

(94 78) / 28 = 261,9 кг/ч

где 94 кг/ч количество этилена в ППФ

в) на образование бутилбензолов 65,5 кг/ч

г) на образование полиалкилбензолов

(15,9 78) / (42 2) = 14,8 кг/ч

д) на образование смол 90 кг/ч

Количество связанного бензола:

9781,9 + 261,9 + 65,5 + 14,8 + 90 = 10214 кг/ч

Потери бензола на побочные реакции:

11368,4 – 10214 = 1172,4 кг/

При принятом соотношении пропилена к бензолу количество бензола, поступающего на алкилирование составит:

(5725 78) / (42 0,3) = 35440,4763 кг/ч

Количество возвратного бензола: 35440 – 11386,4 = 24053,6 кг/ч

Конверсия бензола за один проход составит:

(10214 100) / 35440 = 29%

1. Расчёт расхода хлорида алюминия

При принятом расходном коэффициенте на 1 т. ИПБ в ректификате расход катализатора – AlCl₃ составит

(14598 6,5) / 1000 = 277,362 кг/ч

При разложении хлористого алюминия водой образуется по реакции:

1. Гидроокись алюминия

(277,4 78) / 133,5 = 162,1 кг/ч

2) Хлористый водород

(277,4 3 36,5) / 133,5 = 227,5 кг/ч

3) Расходуется воды на разложение

(277,4 54) / 133,5 = 112,2 кг/ч

1. Расчёт расхода щелочи (гидроксид натрия)

При принятом расходном коэффициенте на 1 т ИПБ

(14598 5) / 1000 = 72,9 кг/ч

По реакции этим количеством щелочи нейтрализуется хлорида водорода

(72,9 36) / 40 = 65,6 кг/ч

При нейтрализации образуется:

1) Поваренной соли

(72,9 58) / 40 = 105,7 кг/ч

2) Воды

(72,9 18) / 40 = 32,8 кг/ч

Результаты расчетов материального баланса сводим в таблицы 2.3 – 2.8

Таблица 2.3

Состав и количество ППФ, поступающей на алкилирование

№	Наименование	Кг/ч	% масс.	Кмоль / ч	% мол.
1	Этилен	94,0	1,0	8,36	1,5
2	Этан	188,0	2,0	6,27	2,9
3	Пропилен	2725,0	41,5	92,7	42,0
4	Пропан	7587,0	55	117,0	53,2
5	Бутилены	47,0	0,5	0,84	0,4
	ИТОГО	13641,0	100,0	220,17	100,0

Состав и количество свежего бензола, поступающего на алкилирование 11386,4 кг/ч

Таблица 2.4

Состав и количество возвратного бензола, поступающего на алкилирование

№	Наименование	Кг/ч	% масс.
1	Бензол	24053,6	99,5
2	Этилбензол	2,0	0,01
3	Изопропилбензол	83,0	0,49
	ИТОГО	24138,6	100,0

Таблица 2.5

Состав и количество бензольной шихты, поступающей на алкилирование

№	Наименование	Кг/ч	% масс.
1	Бензол	35525	99,65
2	Этилбензол	2,0	0,01
3	Изопропилбензол	83	0,34
	ИТОГО	35610	100,0

Таблица 2.6

Состав и количество суспензии катализатора подаваемое на алкилирование

№	Наименование	Кг/ч	% масс.
1	Бензол	22,0	2,2
2	Полиалкилбензол	723,8	70,7
3	Хлорид алюминия	277,4	27,1
	ИТОГО	1023,2	100,0

Таблица 2.7

Состав и количество реакционной массы выводимой из алкилатора

№	Наименование	Кг/ч	% масс.	Кмоль / ч	% мол.
1	Пропилен	34,0	0,1	0,81	0,2
2	Пропан	1080,0	3,2	24,55	6,7
3	Бензол	29244	49,8	219,00	59,4
4	Этилбензол	358	1,1	3,38	0,9
5	Изопропилбензол	14882	30,3	86,0	23,4
6	Бутилбензолы	132,5	0,4	0,98	0,3
7	Полиалкилбензолы	4700	13,7	29,0	7,9
8	Смолы	284,7	0,9	1,15	0,3
9	Хлористый алюминий	277,4	0,8	1,41	0,4
	ИТОГО	50992,6	100,0	356,28	100,0

Таблица 2.8

Характеристики

Список файлов ВКР