Производительность установки полипропилена - 550 тыс. т/год. Годовое время работы установки - 8400 часов. Температура в реакторе 70 ^оС. Температура свежего пропилена 20 ^оС. Каталитический комплекс готовится путем смешения катализатора (титановый катализатор, нанесенный на MgCl₂), донора и ТЭАЛ, которые подаются независимыми насосами дозирования с контролем расхода в емкость смешения катализаторов. Состав получившегося каталитического комплекса предстален в таблице 2.3.

Часовая производительность установки:

кг/ч

где G_пп - производительность установки по полипропилену, тыс.т/год;

n - число рабочих дней в году.

Количество ТЭАЛ подаётся в каскаде по соотношению ТЭАЛ/пропилен [кг/т]. Для расчетов можно взять соотношение 0,2.

Количество ТЭАЛ:

кг/ч

Донор подаётся в каскаде от ТЭАЛ по соотношению ТЭАЛ/донор [кг/кг]. Для марки с XS 2,5-3,5 при нормальном качестве пропилена подойдёт соотношение 25.

Количество донора:

кг/ч

Известно, что из 1 кг катализатора получается 40000 кг продукта, тогда катализаторная паста, состоящая из минерального масла и на 30% (масс) из Ti на MgCl₂ будет иметь расход:

кг/ч

Таблица 2.3

Материальный баланс приготовления суспензии каталитического комплекса

Приход	% масс.	кг/ч	Расход	% масс.	кг/ч
ТЭАЛ	68,63	13,09	Каталитический комплекс	100,00	19,08
Донор	2,76	0,52
Kat паста:	28,61	5,46	1) ТЭАЛ	68,63	13,09
1) Ti на MgCl2		1,43	2) Донор	2,76	0,52
2) Минеральное масло		3,33	3) Kat паста	28,61	5,46
ИТОГО:	100,00	19,07	ИТОГО:	100,00	19,07

В узел полимеризации подается пропилен, суспензия каталитического комплекса и водород (для регулирования молекулярной массы полипропилена). Сдувка газа не предусмотрена, поэтому вывод инертов из системы осуществляется при дегазации полимеризационной пульпы на стадии разложения каталитического комплекса.

Количество пропилена (кг/ч), необходимое для производства 1 т полипропилена, таково:

кг/ч

где g - расход пропилена на 1 т полипропилена:

Для изотактического g₁ = 1000 кг/ч

атактического g₂ = 70 кг/ч

олигомеров, включая потери g₃ = 17 кг/ч

Для производства полипропилена с учетом конверсии подается следующее количество пропилена (кг/ч):

кг/ч

где К_проп - конверсия пропилена, К_проп = 60 % масс.

Количество инертов, вводимых в реактор со свежим пропиленом, составляет:

кг/ч

где Х₁ - концентрация свежего пропилена, Х₁ = 99,8 % масс.

Инерты состоят из и этана (13-15 % масс.) и пропана (85-87 %).

,

кг/ч,

кг/ч.

Жидкая фаза в реакторе создается жидкой пропиленовой фракцией, подающейся в избытке. Количество циркулирующего пропилена можно оценить исходя из стопроцентной конверсии пропилена.

кг/ч

Для расчета количества образующихся атактического полипропилена и жидких олигомеров, включающих потери , используются следующие соотношения:

кг/ч

кг/ч

В полимеризатор подается водорода:



кг/ч

где а - расход водорода a = 0,03% масс, на выходе расход составляет 5% от ??_??2:

кг/ч.

Жидкие олигомеры пропилена включают такие потери пропилена на всех стадиях, а также (??_??2 ? ??_??^' ₂):

??_пп^олиг' = ??_пп^олиг + (??_??2 ? ??_??^' ₂)

??_пп^олиг' = 1113,10 + (19,64 ? 0,982) = 1131,76 кг/ч.

На основе таблицы 2.3 и рассчитанных данных составлен материальный баланс узла полимеризации, представленный в таблице 2.4.

Таблица 2.4

Материальный баланс узла полимеризации

Приход	% масс.	кг/ч	Расход	% масс.	кг/ч
Пропилен	99,76	118621,03	Суспензия полипропилена:	100	118895,7
Водород	0,02	19,64	1)пп изотактический	55,06	65476,19
Каt комплекс:	0,0009	19,075	2) пп атактический	3,85	4583,33
1)Ti на MgCl2	30	1,43	3) олигомеры	0,95	1131,76
2)минеральное масло	70	3,33	4) пропилен непрореагироваший	39,91	47448,41
3) Донор	0,0001	0,524	5) Водород	0,0002	0,982
4) ТЭА	0,01	13,095	6) Инерты	0,2	237,24
Инерты:	0,2	237,24	7) Каt комплекс:	0,0007	19,64
1) этан	0,03	35,59	8) Донор	0,0001	0,524
2) пропан	0,17	201,66
ИТОГО:	100	118897,1	ИТОГО:	100	118897,1

Таким образом, в результате расчета материального баланса установили что для получения 118895,7 кг суспензии полипропилена необходимо взять 118621,03 кг пропилена, 19,64 кг водорода и 19,075 суспензии каталитического комплекса. Это соотношение с учетом заданных технико-экономических показателей, а также состава исходного сырья и соотношения исходных реагентов. Полученные данные будут далее использованы при расчете теплового баланса.

2.4 Тепловой баланс

Расчет теплового баланса реактора позволяет определить количество тепла, которое необходимое отвести из реактора [19]. Следует иметь в виду, что в схеме с «легким» растворителем избыточное тепло отводится в основном за счет испарения пропан пропиленовой фракции, и в результате расчета теплового баланса определяется количество газовой фазы, выводимой из реактора. В схеме с «тяжёлым» растворителем тепло отводится через стенку реактора и с помощью теплообменных элементов, в которых циркулирует охлаждающая вода; целью расчета теплового баланса в этом случае является определение необходимой поверхности теплообмена и количества охлаждающей воды.

Исходные данные для расчета:

Температура в реакторе t_р = 70 °C;

Температура свежего пропилена t_р = 20 °C;

Температура каталитического комплекса на входе в реактор t_р= 20 °C;

Тепловой эффект реакции q_p = 2470 кДж/кг;

Температура охлаждающей воды:

на входе = 15 °C

на выходе = 50 °C

Теплоемкости:

Пропилена = 77,2 кДж/кг•град;

Полипропилена = 1,93 кДж/кг•град;

Каталитического комплекса = 3,12 кДж/кг•град;

Воды = 4,2 кДж/кгград (при ;

Приход тепла Q_прих (кДж/кг•ч):

С пропиленом

кДж/ч

С суспензией каталитического комплекса

кДж/ч

Теплота реакции

кДж/ч

Общий приход тепла

кДж/ч.

Расход тепла

кДж/ч.

С непрореагировавшим пропиленом и инертом

кДж/ч

С суспензией каталитического комплекса

кДж/ч

Общий расход тепла

Из теплового баланса Q_прих = Q_расх определяется количество тепла, отводимой водой Q_отв, затем расход охлаждающей воды и поверхность теплообмена в реакторе [20].

Вода, проходя через «рубашку» и теплообменные элементы, нагревается = 15 °Cдо = 50 °C. Средняя разность температур определяется из следующего выражения:



°C.

где - средняя разность температур.

Расход воды определяется из условия:

кг/ч

Поверхность теплообмена в двух реакторах (м²):

м²

где К_Т - коэффициент теплопередачи, КТ = 740 кДж/м²•ч•град.

Для вынужденного движения жидкости, находящейся в сосуде и отдающей свое тепло воде, находящейся в «рубашке» аппарата, коэффициент теплопередачи К_Т лежит в пределах 630-750 кДж/м²•ч•град.

Таблица 2.5

Тепловой баланс реактора

Статьи прихода	кДж/ч	Статьи расхода	кДж/ч
1	2	3	4
С пропиленом	183517174,8	Выгрузки реактора	9615420,83
С суспензией каталитического комплекса	1190,3	С непрореагировавшим пропиленом и инертом	257693278,3
Тепло реакции	175796369,05	С суспензией каталитического комплекса	4166,07
		Тепло, отводимое водой	92001868,88
Итого:	359314734,11	Итого:	359314734,11

Таким образом, в результате проведенного расчета теплового баланса установили что данная реакция идет с выделением тепла. Для поддержания заданной температуры тепло необходимо отводить в количестве Q_отв=92001868,88 кДж/ч. Процент подводимого тепла невысокий, значит можно предположить, что температура для данного процесса оптимальная.

Проведя расчеты теплового баланса, также было определено количество тепла, расходуемое на нагревание исходных реагентов до температуры реакции; количество тепла реакции; количество тепла на выходе из реактора с непрореагировавшим пропиленом и инертом и с суспензией каталитического комплекса.

3. КИП и Автоматизация технологических процессов

Автоматизация технологического процесса, его параметров и приборы контроля и регулирования приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Спецификация КИП

Тип реакторов	Характеристики движения потока	Способ регулирования	Приборы системы учёта
1	2		3	4	5	6
Водород к 51-R-2002	Массовый расход	0,0……….45,0 кг/ч	Непрерывно, регистрация, регулирование		Микрорасходомер 5120-FT-002C 5120-FIC-002C Шкала: 0…100 кг/ч
Пропилен к 51-R-2001	Массовый расход	норм. 73000,0 кг/ч макс. 99000,0 кг/ч	Непрерывно, регистрация	AL = 70180,0 кг/ч AH= 104544,0 кг/ч	Вихревой расходомер 5120-FT-003 5120-FI-003 Шкала: 0…110000 кг/ч	+/- 1 % от полной шкалы
Этилен к 51-R-2001	Объемный расход	78,0………476,0 Нмі/ч	Непрерывно, регистрация, регулирование		Массовый расходомер Кориолиса (дистанц.) 5120-FT-303A 5120-FIС-303A Шкала: 0…550 Нмі/ч	+/- 0,1 % от полной шкалы
Этилен к 51-R-2001	Объемный расход	315,0…….1430,0 Нмі/ч	Непрерывно, регистрация, регулирование		Массовый расходомер Кориолиса (дистанц.) 5120-FT-303B 5120-FIС-303В Шкала: 0…1600 Нмі/ч	+/- 0,1 % от полной шкалы
Этилен к 51-R-2002	Объемный расход	55,0………280,0 Нмі/ч	Непрерывно, регистрация, регулирование		Массовый расходомер Кориолиса (дистанц.) 5120-FT-304A 5120-FIС-304A Шкала: 0…310 Нмі/ч	+/- 0,1 % от полной шкалы
Этилен к 51-R-2002	Объемный расход	280,0…….800,0 Нмі/ч	Непрерывно, регистрация, регулирование		Массовый расходомер Кориолиса (дистанц.) 5120-FT-304B 5120-FIС-304В Шкала: 0…900 Нмі/ч	+/- 0,1 % от полной шкалы
51-P-2000 нижний уровень	Уровень		Непрерывно, регистрация	SAL=ON (I 206)	Реле уровня - вибродатчик 5120-LS-201 5120-L-201
51-V-2002	Уровень	65,0………75,0 %	Непрерывно, регистрация, регулирование	AL = 65,0 % AH = 75,0 %	Радарный датчик уровня 5120-LT-301 5120-LIC-301 Шкала: 0…100 %	+/- 5мм
51-V-2002	Уровень	65,0………75,0 %	Непрерывно, регистрация, регулирование	AL = 65,0 % AH = 75,0 %	Радарный датчик уровня 5120-LT-302 5120-LIC-302 Шкала: 0…100 %	+/- 5мм
51-V-2002	Уровень	75,0………90,0 %	Непрерывно, регистрация	AL = 75,0 % SAH = 90,0 % (S 203)	Радарный датчик уровня 5120-LT-303 5120-LI-303 Шкала: 0…100 %	+/- 5мм
51-V-2003	Уровень	25,0…75,0 %	Непрерывно, регистрация	SALL = 15,0 % SL = 25,0 % (I 218) SH = 75,0 % (I 218) SAHH = 85,0 %	Датчик перепада давления 5120-LT-401 5120-LI-401 Шкала: -15,5…0 кПа (0…100 %)	+/- 0,12 % от установленного диапазона
51-P-2001	Уровень		Непрерывно, регистрация	SAL = ON (I 208)	Реле уровня - вибродатчик 5120-LS-402 5120-L-402
51-V-2003	Уровень	25,0…75,0 %	Непрерывно, регистрация	AL = 25,0 %	Электроконтактный магнитный индикатор уровня 5120-LIS-451 5120-L-451 Шкала: 0…100 %	+/- 5мм
51-P-2002	Уровень		Непрерывно, регистрация	SAL = ON (I 209)	Реле уровня - вибродатчик 5120-LS-502 5120-L-502
Катализатор т к 51-V-2001	Перепад давления	0,15… 0,60 МПа	Непрерывно, регистрация	AL = 0,25 МПа SALL = 0,15 МПа (I 231)	Системная функция 5120-PDI-102 (0…0,5 МПа)
51-R-2000 аварийный воздушник	Давление	3,4….4,7 МПа (изб.)	Непрерывно, регистрация, регулирование	AL = 4,2 МПа (изб.) AH = 5,0 МПа (изб.) DEV = +/- 0,4 МПа	Датчик давления 5120-PT-201 5120-PIC-201 Шкала: 0…6 МПа (изб.)	+/- 0,12 % от установленного диапазона
Реактор 51-R-2000	Давление	3,4….4,7 МПа (изб.)	Непрерывно, регистрация	AL = 4,2 МПа (изб.) AH = 5,0 МПа (изб.) SAHH = 5,1 МПа (изб.) (S202)	Датчик давления 5120-PT-202 5120-PI-202 Шкала: 0…6 МПа (изб.)	+/- 0,12 % от установленного диапазона
51-V-2002 (регулирование подачи пропилена к 51-E-2003)	Давление	3,4.…4,6 МПа (изб.)	Непрерывно, регистрация, регулирование	AL = 4,4 МПа (изб.) AH = 4,9 МПа (изб.)	Датчик давления 5120-PT-301 5120-PIС-301 Шкала: 0…6 МПа (изб.)	+/- 0,12 % от установленного диапазона
51-V-2002	Давление	3,4….4,6 МПа (изб.)	Непрерывно, регистрация, регулирование	AL = 4,4 МПа (изб.) AH = 5,0 МПа (изб.) АНН = 5,05 МПа (изб.)	Датчик давления 5120-PT-302 5120-PIС-302 Шкала: 0…6 МПа (изб.)	+/- 0,12 % от установленного диапазона
51-V-2002 / 51-R-2002	Перепад давления	- 0,5… 0,5 МПа	Непрерывно, регистрация		Системная функция 5120-PDI-304 (- 0,5…0,5 МПа )
51-V-2002	Давление	3,4….4,6 МПа (изб.)	Непрерывно, регистрация	AH = 5,00 МПа (изб.) SAHH=5,05 МПа (изб.) (S 228)	Датчик давления 5120-PT-305 5120-PI-305 Шкала: 0…6 МПа (изб.)	+/- 0,12 % от установленного диапазона
51-R-2001	Давление	3,4.…4,6 МПа (изб.) для всех марок ПП	Непрерывно, регистрация, регулирование	AL = 4,4 МПа (изб.) (для марок ПП с высоким рабочим давлением 4,4…4,6 МПа (изб.) AH = 4,8 МПа (изб.) AHH = 4,9 МПа (изб.)	Датчик давления 5120-PT-401 5120-PIC-401 Шкала: 0…6 МПа (изб.)	+/- 0,12 % от установленного диапазона
51-R-2001	Давление	3,4.…4,6 МПа (изб.) для всех марок ПП	Непрерывно, регистрация	AL = 4,3 МПа (изб.) (для марок ПП с высоким рабочим давлением 4,4…4,6 МПа (изб.) AH = 4,7 МПа (изб.) SAHHH = 4,8 МПа (изб.) (S220) SAHHHH = 5,05 МПа (изб.) (S204)	Датчик давления 5120-PT-402 5120-PI-402 Шкала: 0…6 МПа (изб.)	+/- 0,12 % от установленного диапазона
51-Р-2001	Перепад давления	0,2 МПа	Непрерывно, регистрация		Системная функция 5120-PDI-403
51-R-2001	Давление	3,4.…4,6 МПа (изб.) для всех марок ПП	Непрерывно, регистрация	AH = 4,7 МПа (изб.) SAHHH =4,8 МПа (изб.) (S220) SAHHHH = 5,05 МПа (изб.) (S204)	Датчик давления 5120-PT-404 5120-PI-404 Шкала: 0…6 МПа (изб.)	+/- 0,12 % от установленного диапазона
51-R-2001	Перепад давления	не более 100,0 кПа	Непрерывно, регистрация		Датчик перепада давления 5120-PDT-405 5120-PDI-405 Шкала: 0…100 кПа	+/- 0,075 % от установленного диапазона
51-R-2001	Давление	3,4… 4,6 МПа (изб.) для всех марок ПП	Непрерывно, регистрация		Датчик давления 5120-PT-406 5120-PI-406 Шкала: 0…6 МПа (изб.)	+/- 0,12 % от установленного диапазона
Пропилен для промывки	Давление	3,3… 4,5 МПа (изб.)	Непрерывно, регистрация	AH = 4,0 МПа (изб.)	Датчик давления 5120-PT-407 5120-PI-407 Шкала: 0…6 МПа (изб.)	+/- 0,12 % от установленного диапазона
51-R-2002	Давление	3,4… 4,6 МПа (изб.) для всех марок ПП	Непрерывно, регистрация, регулирование	AL = 4,4 МПа (изб.) (для марок ПП с высоким рабочим давлением 4,4…4,6 МПа (изб.) AH = 4,8 МПа (изб.) AHH = 4,9 МПа (изб.)	Датчик давления 5120-PT-501 5120-PIС-501 Шкала: 0…6 МПа (изб.)	+/- 0,12 % от установленного диапазона
51-R-2002	Давление	3,4… 4,6 МПа (изб.) для всех марок ПП	Непрерывно, регистрация	AL = 4,3 МПа (изб.) (для марок ПП с высоким рабочим давлением 4,4…4,6 МПа (изб.) AH = 4,7 МПа (изб.) SAHHH = 4,8 МПа (изб.) (S 221) SAHHHH = 5,05 МПа (изб.) (S 204)	Датчик давления 5120-PT-502 5120-PI-502 Шкала: 0…6 МПа (изб.)	+/- 0,12 % от установленного диапазона
51-R-2002	Давление	3,4… 4,6 МПа (изб.) для всех марок ПП	Непрерывно, регистрация		Датчик давления 5120-PT-504 5120-PI-504 Шкала: 0…6 МПа (изб.)	+/- 0,12 % от установленного диапазона
51-R-2002	Перепад давления	не более 100,0 кПа	Непрерывно, регистрация		Датчик перепада давления 5120-PDT-505 5120-PDI-505 Шкала: 0…100 кПа	+/- 0,12 % от установленного диапазона
51-R-2002	Давление	3,4… 4,6 МПа (изб.) для всех марок ПП	Непрерывно, регистрация	AH =4,7 МПа (изб.) SAHHH = 4,8 МПа (изб.) (S 221) SAHHHH = 5,05 МПа (изб.) (S 204)	Датчик давления 5120-PT-510 5120-PI-510 Шкала: 0…6 МПа (изб.)	+/- 0,12 % от установленного диапазона
1	2		3	4	5	6
51-R-2002 опорожнение	Давление	3,3… 4,5 МПа (изб.)	Непрерывно, регистрация	AH = 4,0 МПа (изб.)	Датчик давления 5120-PT-551 5120-PI-551 Шкала: 0…6 МПа (изб.)	+/- 0,12 % от установленного диапазона
Монооксид углерода к 51-R-2001	Давление	18,0 МПа (изб.)	Непрерывно, регистрация	AL = 6,0 МПа (изб.) SALL = 5,5 МПа (изб.), SAH = 25,0 МПа (изб.) (S 211)	Датчик давления 5120-PT-600 5120-PI-600 Шкала: 0…25 МПа (изб.)	+/- 0,12 % от установленного диапазона
Монооксид углерода к 51-R-2002	Давление	18,0 МПа (изб.)	Непрерывно, регистрация	AL = 6,0 МПа (изб.) SALL = 5,5 МПа (изб.), SAH = 25,0 МПа (изб.) (S 212)	Датчик давления 5120-PT-601 5120-PI-601 Шкала: 0…25 МПа (изб.)	+/- 0,12 % от установленного диапазона
Монооксид углерода к 51-R-2001	Давление	18,0 МПа (изб.)	Непрерывно, регистрация		Датчик давления 5120-PT-602 5120-PI-602 Шкала: 0…25 МПа (изб.)	+/- 0,12 % от установленного диапазона
Монооксид углерода к 51-R-2002	Давление	18,0 МПа (изб.)	Непрерывно, регистрация		Датчик давления 5120-PT-603 5120-PI-603 Шкала: 0…25 МПа (изб.)	+/- 0,12 % от установленного диапазона
51-V-2007	Давление	0,0... 0,05 МПа (изб.)	Непрерывно, регистрация	AH = 0,05 МПа (изб.) AHH = 0,15 МПа (изб.)	Датчик давления 5120-PT-801 5120-PI-801 Шкала: 0…6 МПа (изб.)
51-V-2008	Давление	0,0... 0,05 МПа (изб.)	Непрерывно, регистрация	AH = 0,05 МПа (изб.) AHH = 0,15 МПа (изб.)	Датчик давления 5120-PT-802 5120-PI-802 Шкала: 0…6 МПа (изб.)
51-V-2006	Давление	0,0... 0,05 МПа (изб.)	Непрерывно, регистрация	AH = 0,05 МПа (изб.) AHH = 0,15 МПа (изб.)	Датчик давления 5120-PT-803 5120-PI-803 Шкала: 0…6 МПа (изб.)

4. Механическая часть

Основными требованиями, предъявляемыми к колонным аппаратам, являются:

механическая прочность, определяющая способность конструкции выдерживать рабочие нагрузки;

устойчивость цилиндрической формы - способность конструкции сохранять в рабочем положении свою первоначальную форму;

герметичность - способность конструкции аппарата не пропускать находящуюся в нем под давлением среду, т. к. ее утечка может привести к аварии или отравлению персонала.

Кроме того, здесь имеют место такие требования, как конструктивное совершенство, технологичность конструкции, надежность, экономичность.

4.1 Выбор материала

Руководствуясь общими принципами выбора материала и учитывая максимальную рабочую температуру 70С давление в колонне 3,4 Мпа и среднюю коррозийность среды выбираем жаропрочную низколегированную сталь 08XI8H10T (ГОСТ 14249-89), которая имеет следующие механические характеристики: принимаем по [21] в качестве материала сталь 08XI8H10T, характеристики стали согласно [22]:

Таблица 4.1

Характеристики применяемой стали

Параметр	Значение
Предел прочности, МПа	490
Предел текучести, МПа	196

Допустимое напряжение , МПа, рассчитываем по формуле

, (4.1)

где - допустимое нормативное напряжение, МПа;

- поправочный коэффициент.

Для стали 08XI8H10T и расчетной температуры равной 70⁰С допустимое нормативное напряжение равно 196 МПа, поправочный коэффициент равен 0,83.

МПа.

4.2 Механический расчет реактора [23]

4.2.1 Диаметр реактора

Эскиз петлевого реактора представлен на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 Петлевой реактор

Площадь поперечного сечения реактора определяют из уравнения расхода:

м²

где W₀ - объемная скорость потока, м³/с;

W₀ = 65476,2 кг/ч = 12800 м³/час = 3,55 м³/с;

?? - скорость течения среды, м/с; ?? = 7,75 м/с.

Определив сечение аппарата, находят его диаметр по формуле:

м.

Диаметр реактора 760 мм.

4.2.2 Длина рабочей части

Длину рабочей части (реакционной зоны) аппарата определяют исходя из объёма реактора по формуле:

м.

где V_p - объем реактора, м³/с;

?? - среднее расчётное время реакции, с; ?? = 32,6 с.

4.2.3 Расчет толщины обечайки

Расчетную толщину обечайки определяют по формуле:

мм

Принимаем S = 12 мм.

Здесь S - расчетная толщина стенки реактора;

P - внутреннее давление, равное 3,4 МПа;

у_р - допускаемое напряжение при растяжении, для стали 08XI8H10T при данной расчетной у_р = 163,5 Н/мм²;

?? - коэффициент прочности продольного сварного шва, принимаем 0,8 (сварка автоматическая односторонняя);

С₁ и С₂ - прибавка на коррозию и возможное отклонение толщины листа, прибавку на коррозию принимаем С₁ = 2 мм. Коэффициент С₂ принимаем равным нулю;

D - внутренний диаметр обечайки.

В механическом расчете были рассчитаны основные параметры петлевого реактора, такие как длина, диаметр, толщина стенки (обечайки).

4.3 Расчет штуцеров

Определим диаметры штуцеров для ввода сырья и вывода продуктов

Рассчитаем диаметр штуцера для ввода сырья по формуле [24]

где V - объемный расход сырья на входе в реактор, м³/с;

- объемная скорость подачи сырья.

Тогда диаметр штуцера составит

м

Примем диаметр штуцера для вводы сырья 760 мм.

Определим диаметр штуцера для вывода продуктов по формуле:

,

где V - объемный расход паров, м³/ч

- Объемная скорость вывода продуктов, м/с

Примем щ = 5-20 м/с

Определим объемный расход продуктов при температуре 70єС по формуле:

(5.32)

z= 0,95

м³/с

м³/с

Тогда диаметр штуцера составит

 м

Примем диаметр штуцера для вывода продуктов 760 мм.

В результате выполненных расчетов петлевого реактора были найдены размеры рабочей части: определены основные размеры аппарата и диаметр штуцеров.

Заключение

В данной выпускной квалификационной работе произведен подбор и анализ технической литературы и научно-технической документации для рассмотрения оборудования установки производства полипропилена по технологии Spheripol полимеризацией пропилена. Произведен технологический расчет аппарата полимеризацией пропилена, предназначенного для синтеза полипропилена методом полимеризации пропилена.

Главной целью данной работы являлось увеличение производительности установки путем замены катализатора Циглера-Натта третьего поколения на катализатор Циглера-Натта пятого поколения на примере установки полимеризации полипропилена завода «ЗапСибНефтехим» без изменения технологической схемы. В работе была рассмотрена технология полимеризации пропилена на петлевом реакторе по технологии Spheripol. Был рассчитан материальный баланс производительностью по целевому продукту 550 тыс. тонн в год. Составлен тепловой баланс и рассчитаны возможные потери тепла в окружающую среду.

По результатам механических расчетов, представленных в разделе 4, можно сделать заключение, что все подобранные элементы конструкции удовлетворяют условиям прочности и устойчивости. В графической части работы выполнены чертежи функциональной схемы автоматизации процесса полимеризации полипропилена и технологической схемы реактора полимеризации.

Процесс Spheripol по производству полипропилена характеризуются превосходными свойствами и чрезвычайно низким содержанием остатков катализатора. Катализатор для данного процесса на базе реакторной технологии гранулирования позволяет получать готовый полимер в виде сфер.

Список использованных источников

1. Сутягин, В.М. Химия и физика полимеров в вопросах и ответах: учебное пособие / В.М. Сутягин, Л.И. Бондалетова. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2007. 122 с. Текст: непосредственный.

2. Адяева, Л.В. Полиолефины. Производство полипропилена: учебное пособие / Л. В. Адяева, Е. П. Мещеряков, С. В. Корнеев; Федеральное агентство по образованию, Гос. образовательное учреждение высш. проф. образования "Омский гос. технический ун-т", Ч. 1. Омск, 2009. 91 с. Текст: непосредственный.

3. Жоао, Б. П. Технология полиолефиновых реакций. электронная книга. 2012: сайт.URL: https://translated.turbopages.org/proxy_u/en-ru.ru (дата обращения: 09.04.2022).Текст: электронный.

4. Ровкина, Н.М. Лабораторный практикум по химии и технологии полимеров. Ч. I. Получение полимеров методами полимеризации: учебное пособие / Н. М. Ровкина, А. А. Ляпков; Томский политехнический университет. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2015. 212 с.- Текст: непосредственный.

5. Слямов Е.Ж., Масакбаева С.Р. Технология полимеризации полипропилена / Е.Ж. Слямов, С.Р. Масакбаева -Текст: электронный // Научное наследие.2021. № 67.URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tehnologiya-polimerizatsii-polipropilena/pdf (дата обращения: 14.04.2018) - Текст: электронный.

6. Петьков В.И. Химические реакторы. Учебно-методическое пособие / В.И. Петьков, А.К. Корытцева- Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2012. 71 с. Текст: непосредственный.

7. Бурая, И.В. Основы технологии нефтехимического синтеза: учебно-методический комплекс для студентов / Министерство Образования Республики Беларусь, Бурая И.В., Учреждение образования «Полоцкий государственный университет» - Н: ПГУ, 2012. 188с. Текст: непосредственный.

8. LyondellBasell Technology: лицензиаром полиолефиновых технологий: сайт - URL: https://www.lyondellbasell.com/globalassets/products-technology/technology/spheripol-brochure.pdf (дата обращения: 23.04.2022). Текст: электронный.

9. Дорожкин, В.П. Химия и физика полимеров: учебное пособие / В.П. Дорожкин, Е.М. Галимова. 2-е изд. Нижнекамск: Нижнекамский химико- технологический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «КНИТУ», 2013. 240 с. Текст: непосредственный.

10. Технологическая инструкция ТИ-212-1 по обслуживанию узла полимеризации пропилена. Разработана на ООО «ЗапСибНефтехим» - Тобольск: 2020. 21 с. Текст: непосредственный.

11. Развитие и современное состояние технологий производства полипропилена / Шабалин Е.Ю., Аркатов О.Л., Майер Э.А. // I-ая Международная Российско-Казахстанская конференция по химии и химической технологии, 2011. Стр. 657-660. Текст: непосредственный.

12. Каблов, В.Ф. Современные проблемы полимерной науки и технологии: учебное пособие / В. Ф. Каблов, А.Ю. Александрина; ВПИ (филиал) ВолгГТУ. Волжский, 2018. Текст: непосредственный.

13. Хлобжева, И.Н. Химия и технология полимеров: учебное пособие / И.Н. Хлобжева, Н.А. Соколова ; ВПИ (филиал) ВолгГТУ. Волжский, 2017. 59 с. Текст: непосредственный.

14. Амброж, И., Амброж Л. и др. Полипропилен / Перевод со словац. В. А. Егорова ; Под ред. В. И. Пилиповского и И. К. Ярцева. Ленинград: Химия. Ленингр. отд-ние, 2010. 316 с. Текст: непосредственный.

15. ГОСТ 25043-2013. Пропилен. Технические условия. Общие требования: национальный стандарт Российской Федерации: издание официальное: утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 5 ноября 2013 г. № 1836-ст: введен впервые: дата введения 2015-01-01 / «ФГУП "ВНИЦСМВ» и ООО «ВНИИОС-наука». Москва: Стандартинформ, 2016. V, 9 с. Текст: непосредственный.

16. ГОСТ 3022-80 Водород технический. Технические условия: национальный стандарт Российской Федерации: издание официальное: Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 24.01.80 N 324 -ст: введен впервые: дата введения 1981-01-01 / разработан Министерством по производству минеральных удобрений СССР.- Москва: Издательство стандартов, 1990. V, 9 с. Текст: непосредственный.

17. Аржаков, М.С. Высокомолекулярные соединения: учебник и практикум для вузов / М. С. Аржаков [и др.] ; под редакцией А. Б. Зезина. Москва: Издательство Юрайт, 2022. 340 с. Текст: непосредственный.

18. Ляпков, А.А. Материальные и тепловые расчеты в химической технологии. Учебное пособие / А.А. Ляпков. Томск: Изд. ТПУ, 2005. 105 с. Текст: непосредственный.

19. Ровкина, Н.М. Технологические расчеты в процессах синтеза полимеров. Сборник примеров и задач: Учебное пособие / Н.М. Ровкина, А.А. Ляпков - Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2009. Текст: непосредственный.

20. Кербер М.Л. Физические и химические процессы при переработке полимеров / М. Л. Кербер [и др.] ; Москва: Научные основы и технологии, 2013. 256 с. Текст: непосредственный.

21. ГОСТ 26996-86 Полипропилен и сополимеры пропилена. Технические условия: национальный стандарт Российской Федерации: издание официальное: постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 23 сентября 1986 г. № 2749-ст: введен впервые: дата введения 1988-01-01 / ООО «ВНИИОС-наука». Москва: Издательство стандартов, 2002. V, 9 с. Текст: непосредственный.

22. 30 ГОСТ 14637-89. Прокат толстолистовой из углеродистой стали обыкно- венного качества. Технические условия. Взамен ГОСТ 14637-79; введ. 01-01- 1991. М.: Стандартинформ, 2009. 11 с. Текст: непосредственный.

23. Разинов, А.И. Процессы и аппараты химической технологии: учебное пособие / Разинов А.И., Клинов А.В., Дьяконов Г.С. Казань: Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2017. 860 c. Текст: непосредственный.

24. Грошева, Л.П. Принципы расчета химических реакторов: Учебное пособие / Л.П. Грошева. Великий Новгород. 2006. 15 с. Текст: непосредственный.

Приложение

Размещено на Allbest.ru