Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Характеристика продукта реакции

2. Характеристика исходного сырья, материалов и полупродуктов

3. Пожаро-взрывоопасные и токсические свойства сырья, полупродуктов и готового продукта

4. Описание технологии

5. Расчет материального баланса процесса оксиэтилирования

6. Нормы технологического режима

7. Тепловой расчет процесса оксиэтилирования

8. Технологический расчет оксиэтилирования

Список используемой литературы

Введение

Практически все органические красители являются соединениями ароматического ряда или производные гетероциклических соединений. Все они производятся из небольшого количества исходных соединений. В данном случае для производства полупродукта исходным соединением является анилин. Он подвергается реакции оксиэтилирования с этиленоксидом. Этиленоксид с воздухом образует взрывоопасные смеси. Поэтому перед реакцией аппарат и все трубопроводы продувают азотом. В результате реакции оксиэтилирования получается диоксиэтиланилин, который в свою очередь является промежуточным продуктом в процессе получения красителя зеленого противоореольного ф-3.

Производство диоксиэтиланилина технического состоит из одного технологического потока. Проектная мощность производства - 18,6 т/год.

1. Характеристика продукта реакции

Наименование продукта: диоксиэтиланилин технический.

Диоксиэтиланилин технический должен соответствовать требованиям и нормам СТП 6-14-04-121-85.

Таблица 1.

Наименование показателей	Норма
1.Внешний вид при 40°С	Кристаллическая масса светло-коричневого цвета
2.Температура кристаллизации, °С не ниже	48

Основные физико-химические свойства и константы:

Эмпирическая формула: С₁₀H₁₅О ₂N

Структурная формула:

Молярная масса: 181,234 кг/кмоль.

Внешний вид перегнанного продукта - твердая воскообразная масса, белого или желтоватого цвета.

Температура кипения 187-195°С при 1 мм.рт.ст. или 210-214°С при 8-10 мм.рт.ст.

Температура кристаллизации - 50^оС.

Область применения: диоксиэтиланилин после дистилляции применяется для получения красителя зеленого противоореольного ф3.

Примечание: свойства, характеризующие пожаро-взрывоопасность и токсичность диоксиэтиланилина технического приведены в разделе «Основные правила безопасной эксплуатации производства».

2. Характеристика исходного сырья, материалов и полупродуктов

Таблица 2

Наименование сырья и полупродуктов	ГОСТ или ОСТ, ТУ или методика на подготовку сырья	Показатели, обязательные для проверки	Регламентируемые показатели с допус-тимыми отклонениями
1. Анилин технический	ГОСТ 313-77Е	1.Внешний вид 2.Массовая доля влаги, %, не более	Маслянистая масса светло-желтого или светло-коричневого цвета 0,2
2.Окись этилена	ГОСТ 7568-73 высшая категория качества	1.Внешний вид 2.Массовая доля основ-ного вещества, %, не менее 3.Массовая доля воды, %, не более	Бесцветная прозрачная жидкость, не содержащая механических примесей. 99,9 0,01
3.Азот газообразный	ГОСТ 9293-74 сорт 1	1.Объёмная доля кислорода, %, не более	0,4

Примечание: Свойства, характеризующие пожаро-взрывоопасность и токсичность сырья приведены в разделе «Основные правила безопасности эксплуатации производства».

3. Пожаро-взрывоопасные и токсические свойства сырья, полупродуктов и готового продукта

Таблица 3

Наименование сырья, полупродуктов, готового продукта, отходов производства	Температура,оС	Область воспламе-нения, %, объёмн.	Характеристика токсичности	ПДК в воздухе рабочей зоны в производственном помеще-нии, мг/м3
	вспышки	воспла-менения	самовос-пламене-ния
				Предел нижний	Предел верхний
1	2	3	4	5	6	7	8
1.Анилин	79	-	493	1,2	8,3	Высокоопасное вещество. 2 класс опасности (ГОСТ 12.1.005-76). Отравления возможны как при вдыхании паров, так и при попадании жидкого анилина на кожу. Действует на кровь, нервную систему и на кожу (может вызвать появление экземы). Метгемоглобинообразователь. (Н.В.Лазарев. т. II,стр.281, изд..1976 г.)	0.1
	Горючая жидкость. (Справочник под ред. И.В.Рябова «Пожарная опасность веществ и материалов, применяемых в химической промышленности». Изд. 1970г. Стр.45.)
2.Окись этилена	-18	-	429	3,0	80	Вещество высоко опасное, II класс опасности по ГОСТ 12.1.005-76. Наркотик с сильной специфи-ческой ядовитостью. При попадании в глаза вызывает ожог роговицы, резко раздражает кожу, хорошо проникает через одежду, перчатки, обувь. Вызывает изменение световой чувстви-тельности глаз, нарушение сердечной деятель-ности. Возможны отдалённые последствия интоксикации. (Лазарев Н.В. «Вредные вещества в промышленности» т. I, стр. 475-478, изд. 1976г.).	1
	(Справочник под ред. И.В.Рябова «Пожарная опасность веществ и материалов, применяемых в химической промышленности». Изд. 1970г. Стр. 187).
1	2	3	4	5	6	7	8
3.Азот	Инертный газ, огнегасительное действие азота сводится к понижению концентрации кислорода в очаге горения. (Справочник под ред. И.В.Рябова, стр. 32, изд. 1970 г.)	Физиологически индифферентный газ, при атмосферном давлении может быть вреден тем, что уменьшает парциональное давление кислорода в лёгких и вызывает удушье. Под давлением проявляет наркотические свойства. (Лазарев Н.В. «Вредные вещества в промышленности» т. III, стр. 87, изд. 1977 г)
4. Диоксиэтиланилин технический	-	183	-	-	-	Умеренно опасное соединение. III класс опасности (ГОСТ 12.1.007-76) ЛД50 на мышах 0,36 г/кг, на крысах ЛД50=4,83. Диоксиэтиланилин обладает специфическим влиянием на кровь, обладает кожно-резорбтивным действием. (Заключение Харьковского научно-исследовательского института гигиены труда и проф.заболеваний).
	Горючее вещество. (Заключение НИОПиК анализ № 366)

4. Описание технологии

Основная стадия - реакция оксиэтилирования:

Побочная реакция:

Вспомогательные стадии:

1. Поступление и подготовка сырья;

2. Выделение основного продукта;

3. Улавливание окиси этилена.

Описание технологического процесса.

Перед началом процесса проверяют герметичность автоклава № 83 по специальной инструкции, исправность автоклава и коммуникаций. Открывают подачу воды для охлаждения сальника мешалки. Включают в работу масляную станцию для уплотнения сальника мешалки и вызывают прибориста КИПиА, который устанавливает защитные блокировки в соответствии с параметрами ведения процесса.

В чистый сухой автоклав №83 загружают с помощью вакуума взвешенное количество анилина, предварительно проанализированного на содержание влаги. Если массовая доля воды больше 0,2%, ведут обезвоживание анилина, для чего включают мешалку, создают в автоклаве вакуум, остаточное давление 0,4 кгс/см²-0,6 кгс/см² (40-60кПа).

Включают пар в рубашку автоклава № 83 и нагревают массу до температуры 105°С ± 5, при этом отгоняется вода и собирается в ловушке (б/Н), периодически воду сливают в канализацию. По прекращении конденсата в стеклянной вакуумной линии, из автоклава отбирают пробу для определения массовой доли воды. Отбор пробы производят с помощью сжатого азота в специальном шкафу, снабженном вытяжной вентиляцией; предварительно промывают стояк и линию небольшим количеством анилина, отдавливая его из автоклава в приемник, затем снова возвращают вакуумом в автоклав. Массовая доля воды должна быть не более 0,2% (к.т. 2.1).

Примечание: если массовая доля воды при анализе анилина из бочек меньше 0,2%, то стадия обезвоживания исключается.

При удовлетворительном результате анализа (массовая доля воды не более 0,2%) автоклав №83 вакуумируют до остаточного давления 0,4 кгс/см²-0,6 кгс/см² (40-60 кПа) (к.т. 2.2.), закрывают вентиль на вакуумной линии и продувают сжатым азотом (к.т. 2.3),, для чего создают избыточное давление азота в автоклаве 0,7-2,5 кгс/см² (70-250 кПа), выдерживают в течение 3-х минут, затем сбрасывают давление в атмосферу через систему улавливания до 0,1-0,2кгс/см² (10-20кПа). Вакуумирование автоклава проводят перед каждой продувкой его сжатым азотом. Количество продувок зависит от избыточного давления применяемого для продувки сжатого азота:

при избыточном давлении 0,7 кгс/см² (70 кПа) -6 продувок,

1,0 кгс/см² (100 кПа) -5 продувок

1,5 кгс/см² (150 кПа) -4 продувки

2,0 кгс/см² (200 кПа) -4 продувки

2,5 кгс/см² (250 кПа) -4 продувки.

После продувки автоклава №83 сжатым азотом, отбирают пробу газа из автоклава для определения объемной доли кислорода в азоте, которая не должна превышать 0,5% (к.т. 2.3.5).

Отбор пробы газа из автоклава и его анализ проводят согласно инструкции №2-130 для аппаратчика и лаборанта по отбору проб газовой фазы после продувки автоклава сжатым азотом и определения в ней объемной доли кислорода. Одновременно с продувкой автоклава сжатым азотом в рубашку автоклава №83 пропускают пар для нагрева анилина до 125 ^оС (125±5 ^оС) (к.т. 2.4).

Перед началом оксиэтилирования устанавливают длину хода плунжера насоса-дозатора № 121 (122), которая должна быть для автоклава № 83 16 мм, что соответствует максимальной скорости подачи окиси этилена на процесс 146-154 кг/час (165-175 л/час) (к.т. 2.5) и обеспечивает устойчивую работу насоса-дозатора.

А также перед началом оксиэтилирования проверяют давление сжатого азота на емкостях-хранилищах №6 (7,9), которое поддерживается автоматически на уровне 3,0±0,5 кгс/см² (300±50 кПа) (к.т. 2.6).

Не открывая вентиль у автоклава № 83 на линии подачи окиси этилена в автоклав, включают насос-дозатор № 121 (122) и создают давление в линии перед автоклавом 4-5 кгс/см² (400-500 кПа) (к.т. 2.7) во избежание образования газовой фазы окиси этилена.

Когда температура в массе достигнет 120°С начинают подачу окиси этилена в автоклав: осторожно открывают вентиль на линии подачи окиси этилена в автоклав. Окись этилена поступает по барботеру с помощью насоса-дозатора № 121 (122) со скоростью 60-80 л/час, что достигается частичным возвратом окиси этилена во всасывающий трубопровод, для чего открывают регулирующий клапан и контролируют расход окиси этилена по ротаметру.

Регулирующий клапан открывается дистанционно со щита КИПиА с помощью воздушного редуктора. Для увеличения скорости подачи окиси этилена регулирующий клапан закрывают путем поворота ручки воздушного редуктора на щите КИПиА. Максимальная скорость на процесс 100 л/час. При условии соблюдения температурного режима и давления.

Начало загрузки окиси этилена следует проводить осторожно, внимательно следя за температурой и давлением в автоклаве, при этом температура должна быть не ниже 120°С, давление - не более 4 кгс/см² (400 кПа) (к.т. 2.8).

Окись этилена поступает на насос-дозатор из емкости 6 (7,9) через змеевик охладителя № 130, в корпус которого подается рассол, через счетчик «Бопп-Рейтер» и ротаметр.

Признаком начала реакции является повышение температуры массы за счет теплоты реакции. При достижении температуры массы 125^оС закрывают подачу пара для обогрева автоклава и включают охлаждение автоклава водой, воду подают в рубашку автоклава №83 через регулирующий клапан. Давление воды в магистрали должно быть не ниже 2 кгс/см² (200 кПа), а давление воды, поступающей в рубашку автоклав не ниже 1,8 кгс/см² (180 кПа) (к.т. 2.9).

Если давление воды в магистрали ниже 2 кгс/см² (200 кПа), то автоматически включается насос № 5 подачи воды.

Температура в процессе оксиэтилирования поддерживается в пределах 120-145^оС (к.т. 2.8.4) скоростью подачи окиси этилена и охлаждением реакционной массы водой через рубашку автоклава № 83.

В процессе загрузки окиси этилена давление в автоклаве должно быть не выше 4 кгс/см² (400 кПа) (к.т. 2.8.3). Контроль за количеством окиси этилена, поступающей на реакцию, осуществляется по показаниям счётчика «Бопп-Рейтер» (к.т. 2.8.6.).

По окончании загрузки необходимого количества окиси этилена дают выдержку в течение 30 мин при температуре 120-145^оС и давлении не более 4 кгс/см² (400 кПа) (к.т. 2.10.).

Затем реакционную массу охлаждают до 75-80 ^оС (к.т. 2.11), спускают избыточное давление на систему улавливания окиси этилена.

Автоклав продувают сжатым азотом, как указано ранее (к.т. 2.13). Линию отбора проб промывают небольшим количеством (4-5 л) реакционной массы, которую принимают в приемник № 81, отбирают пробу реакционной массы и сдают в лабораторию для определения температуры кристаллизации.

С помощью вакуума возвращают массу из приёмника №81 в автоклав в случае, если проба имела положительный анализ, при отрицательном анализе массу из приёмника №81 присоединяют к следующей операции.

Температура кристаллизации должна быть не ниже 48 ^оС.

Готовый продукт сжатым азотом сливают в чистые сухие стальные бочки.

Масса продукта 395±1 кг, что составляет 99,7% от суммы загруженного сырья. Продукт из бочек сдают на анализ в ОТК (к.т. 2.14) и направляют с паспортом ОТК в цех № 4, для перегонки под вакуумом производства красителя зеленого противоореольного ф-3.

При остановке производства на выходные дни автоклав освобождают от реакционной массы и продувают сжатым азотом.

Контроль воздушной среды в автоклавном помещении осуществляется постоянно газосигнализатором СВК-ЗМ 194, отрегулированном на концентрацию окиси этилена 0,6% объёмных (20% от нижнего предела взрываемости) с подачей звукового и светового сигналов.

5. Расчет материального баланса процесса оксиэтилирования

(А) C₆H₇N (В) C₂H₄O (С) C₁₀H₁₅O₂N

М= 93 кг/кмоль М= 44 кг/кмоль М= 181 кг/кмоль

Техническая масса анилина: G_А^тех=201,00 кг;

Процентное содержание анилина: Y=99,4%;

Масса чистого вщества: G_А^чист = G_А^техЧY =201,00Ч0,994=199,79 кг;

Техническая масса окиси этилена: G_B^техн =195,8 кг;

Процентное содержание окиси этилена: Y=99,9%;

Масса чистого вещества: G_B^чист = G_B^техЧY =195,8Ч0,999=195,60 кг;

Т.к. окись этилена в избытке, то расчёт ведётся по анилину:

G_В^реак==кг;

G_c^реак= кг;

G_В^ост=G_В^чист -G_В^реак=195,6-188,48=7,12 кг;

Примеси: G_В^прим = G_В^тех-G_В^чист= 195,80-195,60=0,20 кг.

Т.к. степень превращения 99,7%, то количество непрореагировавшего анилина:

G_А^{прореаг} = G_А^чистЧз= 199,79Ч0,997=199,19 кг;

G_А^непрор = G_А^чист- G_А^{прореаг} = 199,79-199,19= 0,6 кг;

Примеси по анилину G_А^{примеси} = 0,81 кг.

Побочная реакция:

(В) C₂H₄O (D) Н₂О (Е) C₂H₆O₂

М=44 кг/кмоль М=18 кг/кмоль М=62 кг/кмоль

Т.к. вода, вносимая с анилином, в недостатке, считаем по ней.

Принимаем, что Х_а=1.

G_B^реакц= кг;

G_В^ост=7,12-0,98=6,14 кг;

G_Е^реак= кг.

Материальный баланс Таблица 4

Загружено	Получено
Вещество	Масса, техн., кг	Масса, 100%, кг	Вещество	Масса, техн., кг	Масса 100 %,кг
Анилин Примеси по анилину: - вода - прочие примеси Окись этилена Примеси по окиси этилена	201,00 195,80	199,79 0,40 0,81 195,60 0,20	Диоксиэтиланилин Примеси по продукту: - непрореагировав-ший анилин - прочие примеси Окись этилена Примеси по окиси этилена Этиленгликоль	389,07 6,15 0,20 1,38	387,66 0,60 0,81 6,14 0,21 1,38
ИТОГО:	396,80	396,80		396,80	396,80

6. Нормы технологического режима

Таблица 5

№	Наименование операции	Продолжи-тельность	Темпер.	Давлен. кгс/см2 (кПа)	Кол. загруж. Реагентов	Прочие показа-тели
					Масс. Доля осн. в-ва	кг
		часы	Мин.	Нач.	Кон.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1.	Проверка автоклава № 83 и коммуникаций	-	10±5	15	20	-	-	-	-
2.	Включение воды для охлаждения сальника и масляной станции для уплотнения сальника	-	10±5	15	20	-	-	-	-
3.	Установка блокировок	-	10±5	-	-	-	-	-	-
4.	Загрузка анилина	-	30±5	-	-	Ост. давл. от минус 0.4кгс/см2 до минус 0.6кгс/см2	99,4	201	-
5.	Нагрев	-	25±5	15	110	- // -	-	-	-
6.	Отгонка воды под вакуумом	-	30±5	100	110	- // -	-	-	-
7.	Отбор пробы и анализ	-	30±5	100	110	- // -	-	-	-
8.	Вакуумирование	-	05	100	110	- // -	-	-	-
9.	Продувка автоклава сжатым азотом и нагрев	-	20±5	100	110	избыт. давл. от 0.7 до 2.5кгс/см2 (70-250 кПа)	-	-	-
10.	Отбор пробы газа и анализ	-	15±5	100	110	-//-	-	-	-
11.	Нагрев	-	20±5	100	120	-	-	-	-
12.	Загрузка окиси этилена	3	±10	120	145	Избыт. давл.не выше 4кгс/см2 (400 кПа)	99,9	195,8	220 л
13.	Выдержка после загрузки всего кол-ва окиси этилена	-	30	120	145	Избыт. давл.не выше 4кгс/см2 (400 кПа)	-	-	-
14.	Охлаждение	-	25±5	75	80	-	-	-	-
15.	Спуск давления через систему улавливания	-	10±5	75	80	-	-	-	-
16.	Продувка сжатым азотом	-	20±5	75	80	избыт. давл. от 0.7 до 2.5кгс/см2 (70-250 кПа)	-	-	-
17.	Отбор пробы и анализ реакционной массы	-	30±5	60	80	-	-	-	-
18.	Выгрузка готового продукта	-	30±5	75	80	избыт. давл. от 0.7 до 2.5кгс/см2 (70-250 кПа)	Т.м.	395	-

И Т О ГО: 8 50± 1 час 25 мин.

7. Тепловой расчет процесса оксиэтилирования

Тепловой баланс: Q₁+Q₂+Q₃=Q₄+Q₅+Q_{6 ,} где

Q₁ - теплосодержание веществ в аппарате в начале зоны теплообмена;

Q₂ - тепло, отдаваемое теплоносителем перерабатываемым веществам и аппарату или отдаваемое от них хладагенту;

Q₃ - тепловой эффект процесса;

Q₄ - теплосодержание веществ в аппарате в конце стадии теплообмена;

Q₅ - тепло, расходуемое на нагрев отдельных деталей аппарата или отнимаемое от них хладагентом;

Q₆ - тепло, теряемое аппаратом в окружающую среду или получаемое им из неё.

Температурный график:

Область 1:

· Осмотр автоклава, установка блокировок, охлаждение сальника;

· Загрузка анилина в автоклав.

Область 2:

· Включение вакуума и нагрев;

· Отгонка воды из автоклава.

· Отбор пробы и анализ;

· Вакуумирование и продувка сжатым азотом;

· Отбор пробы газа из автоклава и анализ на содержание кислорода;

· Нагрев реакционной массы перед подачей окиси этилена.

Область 3:

· Загрузка окиси этилена (реакция оксиэтилирования).

Область 4:

· Выдержка;

Область 5:

· Охлаждение;

Область 6:

· Спуск давления через систему улавливания;

· Продувка сжатым азотом;

· Отбор пробы и анализ реакционной массы;

· Выгрузка и взвешивание готового продукта.

Тепловой расчёт области 2.

Q₁=?G_нЧC_PнЧТ_н=(G_АЧ C_РА +G_воды ЧC_Рводы +G_{примеси} ЧC_{Рпримеси})ЧT_н ;

Т_н=293К;

C_РА=0,498 ккал/кгЧград=2,086 кДж/кгЧК; C_Рводы=1 ккал/кгЧград=4,19 кДж/кгЧК;

C_{Рпримеси}? C_РА=0,498 ккал/кгЧград=2,086 кДж/кгЧК.

Q₁=(199,79Ч2,086+0,40Ч4,19+0,81Ч2,086)Ч293=123097,39 кДж;

Q₃=0, т.к. нет химической реакции;

Q₄=?G_кЧC_PкЧТ_к=(G_АЧC_Ра+G_водыЧC_Рводы+G_{примеси}ЧC_{Рпримеси})ЧT_к;

Т_к=393 К;

Q₄=(199,79Ч2,305+0,40Ч4,19+0,81Ч2,305)Ч393=182375,19 кДж;

Q₅=G_аппЧС_РаппЧДТ;

ДТ=Т_к-Т_н=393-293=100 град;

G_апп=1825 кг; С_Рапп=0,12;

Q₅=1825Ч0,5Ч100=91250 кДж;

Из теплового баланса

Q₂=Q₄+Q₅-Q₁

Q₂=182375,19+91250-123097,39=150527,80 кДж;

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Q₂=К_тпЧДТ_срЧS_тЧф_оп; S_т=

ДТ_ср= град

ф=145 мин =8700 с

К_тп=250

S_т= S_т=

S_Тспр=2,9 м²; S_Тспр>S_т

Тепловой расчёт области 3.

Q₁=?G_нЧC_PнЧТ_н=(G_АЧC_Ра +G_воды ЧC_Рводы +G_{примеси} ЧC_{Рпримеси} +G_ВЧC_РВ)ЧT_н ;

Т_н=393К; С_РА=2,305 С_Рводы =4,19

С_РВ=; С_а- атомная теплоемкость атомов.

С_РВ = =1,59;

Q₁=(199,79Ч2,305+0,40Ч4,19+0,81Ч2,305+195,80Ч1,59)Ч393=304724,73 кДж;

Q₃=Q_p+Q_ф.х.п. ; Q_ф.х.п.=0;

Q_p=; G_c=389,07 кг; М_с=181 ;

q_p= q- qЧ- q Ч;

q^о_в-ва=?nЧq-q;

Анилин: C₆H₇N: ?nЧq=6Ч94,38+7Ч34,19+1Ч0=805,61 ккал/кгЧат;

q=26,05Чm_эл+?До

m_эл =4Ч6+7Ч1=31;

q=26,05Ч31+6,5=814,05 ккал/моль;

q^о_в-ва=?nЧq-q=805,61-814,05= -8,44 ккал/моль;

Окись этилена:

C₂H₄O: q=-ДН_f=52,63

Диоксиэтиланилин: C₁₀H₁₅O₂N: ?nЧq=10Ч94,38+15Ч34,19=1456,65 ккал/кгЧат;

q=26,05Чm_эл+?До

m_эл =4Ч6+5Ч1+2Ч(4+3+4)=51;

q=26,05Ч51+13+19,5=1310,05 ккал/моль;

q^о_в-ва=?nЧq-q=1456,65-1310,05=146,6 ккал/моль;

q_p= q- qЧ- q Ч= 146,6+8,44-2Ч12,59= 129,86 ккал/моль=544,11 кДж/моль;

Q_p==

Q₃=1169596,01 кДж;

Q₄=?G_кЧC_PкЧТ_к=(G_СЧСр_с+G_А^непрорЧСр_А+?G_{примеси}ЧСр_{примеси}+G_В^ост*ЧСр_В)ЧТк;

Тк=418К; Ср_С=

Ср_Е=

Q₄=(387,66Ч1,55+0,60Ч2,35+0,81Ч2,35+6,15Ч1,59+0,20Ч1,59+1,38Ч1,72)Ч418=257762,46 кДж;

Q₅=G_аппЧС_РаппЧДТ;

ДТ=Т_к-Т_н=443-403=40 град;

G_апп=1825 кг; С_Рапп=0,12

Q₅=1825Ч0,5Ч25=22812,5 кДж;

Q₆=0,05ЧQ₂;

Из теплового баланса Q₂=Q₄+Q₅-Q₃-Q₁=257762,46+22812,5-1169596,01-304724,73=

=-1193745,78 кДж;

Q₂= -1193745,78 кДж;

Q₂=К_тпЧДТ_срЧS_тЧф_оп; S_т= К_тп=400 ; ф_оп=3 ч=10800 сек;

Прямоток

Противоток

.

S_т=S_т=

S_Тспр=2,9 м²; S_Тспр>S_т

Тепловой расчёт области 5.

Q₁=Q₄', где Q₄'- теплосодержание веществ в аппарате в конце стадии теплообмена области 3. Следовательно, Q₁=257762,46 кДж;

Q₃=0, т.к. нет химической реакции (физико-химических превращений);

Q₄=?G_кЧC_PкЧТ_к=(G_СЧСр_с+G_А^непрорЧСр_А+?G_{примеси}ЧСр_{примеси}+G_В^остЧСр_В)ЧТк

С_РА=0,52 = 2,179 С_РВ=1,6

Q₄=(387,66Ч1,55+1,41Ч2,179+6,15Ч1,6+0,20Ч1,6+1,38Ч1,72)Ч348=214534,69 кДж.

Q₅=G_аппЧС_РаппЧДТ;

ДТ=Т_к-Т_н=418-348=70 град;

G_апп=1825 кг; С_Рапп=0,12

Q₅=1825Ч0,5Ч70=63875 кДж; т.к. реакционная смесь охлаждается, то Q₅=-63875 кДж

Q₆=0, т.к. температура среды в аппарате понижается до 75⁰С;

Из теплового баланса

Q₂=Q₄+Q₅ -Q₁=214534,69+(-63875)-257762,46= -107102,77 кДж;

Q₂=К_тпЧДТ_срЧS_тЧф_оп; S_т= К_тп=200 ф_оп=115 мин=6900 сек;

Прямоток

Противоток

S_т=S_т=

S_Тспр=2,9 м²; S_Тспр>S_т

8. Технологический расчёт оксиэтилирования

В ходе расчетов определяется производительность, размеры и число единиц оборудования, устанавливаемого на каждой стадии процесса, для обеспечения заданной проектной мощности цеха по производству диоксиэтиланилина технического.

Мощность производства диоксиэтиланилина - 18 т/год.

С учетом затрат времени на капитальный ремонт оборудования принимается продолжительность работы оборудования равная 330 суткам в течение года. При расчете принимаются следующие условные обозначения:

G - годовая мощность производства, т/год;

n(i) - требуемое число аппаратов на стадии;

G_c - суточная мощность производства т/сут;

z(i) - запас производительности аппарата;

g_c(i) - суточная производительность одного аппарата, т/сут ;

V_p(i) - рабочий объем аппарата, л;

V_т(i) - удельный объем реакционной массы, приходящийся на тонну продукта, л/т;

V_c(i) - суточный объем реакционной массы на стадии, л/сут;

V_a(i) - объем аппарата, л;

t(i) - продолжительность операции, ч;

j(i) - степень заполнения емкостного аппарата;

a(i) - число операций, проводимых на данной стадии в сутки;

R_a - расходный коэффициент, т/т;

b(i) - число операций ,проводимых в одном аппарате i - той стадии в сутки.

Т.к. расчёт ведётся по одной стадии, то i=1.

Суточная производительность диокситиланилина определяется по формуле:

G_с=

Расходный коэффициент:

R_a=

где -коэффициенты соответствующие веществам А и С;

М_а, М_с- мольные массы соответствующие веществам А и С;

з - степень превращения.

R_a==515,36 кг в-ва /т пр-та;

Коэффициент заполнения емкостных аппаратов зависит от особенностей процесса:

· для периодических процессов:

- если нет вспенивания и кипения ц=0,7ч0,85;

- если есть вспенивание и кипение ц=0,3ч0,5;

· для непрерывного процесса ц=1.

Для реакции оксиэтилирования принимается ц=0,6, тогда рабочий объём реактора составит: V_p=V_aЧц=0,63Ч0,6=0,378 м³;

Удельный объём реакционной массы, приходящийся на тонну продукта, составит:

V_т=, где G_a=201 кг - техническая масса анилина,

V_т=м³/т;

Суточный объём реакционной массы:

V_cут=G_cутЧV_т=0,055Ч0,97=0,053 м³/cут;

Необходимое число аппаратов на стадии процесса оксиэтилирования для выполнения заданной мощности по готовому продукту определяется уравнением

n=, где запас производительности аппарата z(i)=0,1;

Для емкостных реакционных аппаратов значение G_сут рассчитывается из соотношения

G_cут=а q_c-по уравнению: q_c=

диоксиэтиланилина сырье полупродукт оксиэтилирование

В итоге уравнение для расчёта числа единиц оборудования преобразуется к виду:

n=

При этом вводятся обозначения: в-число операций в одном аппарате и б-число операций на стадии в сутки:

Таким образом, расчёт числа единиц оборудования сводится к виду:

n=

Объём аппарата, который необходимо установить на стадии оксиэтилирования, определяется по формуле:

V_ann=

Принимается для стадии оксиэтилирования один аппарат объёмом 0,63 м³.

Список используемой литературы

1. В.П. Перевалов, Г.И. Колдобский «Основы проектирования и оборудование производств тонкого органического синтеза».

2. Д.А. Гуревия, А.Н. Плановский «Аппаратура промышленности органических полупродуктов и красителей».

3. Ю.И. Дытнерский «Основные процессы и аппараты химической технологии; Пособие по проектированию».

4. К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков «Примеры и задачи по курсу процессов иаппаратов химической технологии».

5. А.А. Равдель, А.М. Пономарева «Краткий справочник физико-химических величин».

Размещено на Allbest.ru