Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Материальный баланс стадии алкилирования





Вещество (А)- О-метил-α- пирролидон (MA=99 г/моль)

Вещество (В) - Этиловый эфир хлоруксусной кислоты (MB=122,5 г/моль)

Вещество (С) - Хлористый метил (MC=50,5 г/моль)

Вещество (D) - этиловый эфир 2-оксо-1-пирролидинил-уксусной кислоты (MD=171 г/моль)

1) Расчет количества загружаемых веществ

Для расчета выбираем стандартный реактор объёмом 3,2 м3 .

Коэффициент заполнения j примем равным 0,8.

Тогда объём реакционной массы в аппарате должен быть р

авен:

Vр = Vапп × j = 3200 × 0,8 = 2560 л

По данным технологического регламента, на одну операцию алкилирования при данном объёме реакционной массы необходимо 253,44 кг технического О-метил-α- пирролидона (получали на предыдущей стадии), в котором содержится 2% примесей с предыдущей стадии.

GA= m× wмасс = 258,61 × 0,98 = 253,44 кг

Gпримеси = 258,61 - 253,44 = 5,17 кг

Для алкилирования 210,21 кг О-метил-α- пирролидона по данным технологического регламента требуется 225 кг этилового эфира хлоруксусной кислоты (98%) или 220,5 кг (100%):

GB= m× wмасс = 225 × 0,98 = 220,5 кг

Gпримеси = 225 - 220,5 = 4,5 кг

Количество исходных веществ:

uA = GA/MA = 253,44/99 = 2,56 кмоль

uB = GB/MB = 220,5/122,5 = 1,8 кмоль

2) Расчет количества полученных веществ

В результате реакции образуется 184,68 кг эфира 2-оксо-1-пирролидинил-уксусной кислоты и 27,27 кг хлористого метила. Их количество:

uD = GD/MD = 184,68/171 = 1,08 кмоль

uC = GC/MC = 27,27/50,5 = 0,54 кмоль

Количества веществ после реакции:

uA = 2,56 - 1,00 = 1,56 моль

uB = 1,8 - 1,00 = 0,8 моль

uD = 1,08 кмоль



uC = 0,54 кмоль

Масса веществ после реакции:

GA = uA × MA = 1,56 × 99 = 154,44

GB = uB × MB = 0,8 × 122,5 = 98

GD = 184,68

GC = 27,27

 

 

å GИСХ = å GКОН

Загружено Получено
Наименование   Масса, кг Объем, л   Наименование   Масса, кг Объем, л  
Техн. 100 % Техн. 100%
О-метил-α- пирролидон   258,61 253,44     О-метил-α- пирролидон   154,44   154,44  
Этиловый эфир хлоруксусной кислоты 220,5   Этиловый эфир хлоруксусной кислоты   122,5    
этиловый эфир 2-оксо-1-пирролидинил-уксусной кислоты     ------     ------   этиловый эфир 2-оксо-1-пирролидинил-уксусной кислоты   184,68   184,68  
Хлористый метил ------ ------   Хлористый метил 27,27 27,27  
        Примеси    
  Итого 483,61   473,94     Итого   476,39 464,39  

3) Расчет расходных коэффициентов по сырью

Выход готового продукта составляет:

h = uпракт./uтеор. = 1,08/1.8 = 0,6

Теоретически из 1 моль О-метил-α- пирролидона можно получить 1 моль этилового эфира 2-оксо-1-пирролидинил-уксусной кислоты. Отсюда, для производства 1000 кг готового продукта необходимо:

RA = (uA´MA´1000)/( uD ´MD´h) = (2,56´99´1000)/(1,08´171´0,6) = 2287,2кг

100 % О-метил-α- пирролидона.

Исходя из загрузки О-метил-α- пирролидона на операцию и расходного коэффициента определим коэффициент пересчета:

КП = RA/GA = 2287,2 / 253,44 = 9,02

Расходный коэффициент для этилового эфира хлоруксусной кислоты:

RВ = КП ´ GВ = 9,02 ´ 220,5 = 1988,91

 

Технологический расчет оборудования

Годовая мощность производства G = 0,952 т/год (100 % продукта). Число рабочих дней в году - 330. Суточная мощность производства Gсут = 0,952/330 = 2,88 кг/сут.

Объём реакционной массы, соответствующий получению 1т готового продукта, будет равен:

VТ (1) = VP´ КП = 2560 ´ 9.02 = 23091,2 л/т

Объем реакционной массы на стадии в сутки:

Vсут (1) = VТ (1) ´ Gсут = 23,0912 ´ 2,88 = 66,5 л/сут

Продолжительность стадии конденсации tопт = 8 ч (данные технологического регламента)

Необходимое число реакторов:

n(1) = Vсут(1) ´ (1+z(1)) ´ tопт(1)/ (Vапп ´ j ´ 24) = 66,5´ (1+0,1) ´ 10/ (3200´0,8´24) = 0,012

Таким образом, на стадии алкилирования необходимо установить один реактор объемом 3200 л .

Исходя из технологических условий процесса выбран эмалированный реактор со следующими характеристками:

-объем аппарата 3200 л

-высота 2,4 м

-диаметр 1600 мм

- диаметр с рубашкой 1700 мм

- поверхность 10 м2

- масса аппарата 3810 кг

Тепловой баланс

Q1+ Q2+ Q3 = Q4+ Q5+ Q6

Q1 - тепло, вносимое в аппарат с исходными веществами или теплосодержание веществ в аппарате в начале стадии теплообмена;

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

Q3 - тепловой эффект процесса;

Q4 - тепло, уносимое из аппарата конечными продуктами или теплосодержание веществ в аппарате в конце стадии теплообмена;

Q5 - тепло, расходуемое на нагревание отельных деталей аппарата или отнимаемое от них хладагентом;

Q6 - тепло, теряемое аппаратом в окружающую среду.

Наименование операции Время, час Температура, оC
Осмотр реакторов_ 0,5 Окр. среда
Загрузка О-метил-α- пирролидона в 1аппарат 0,25 Окр. среда
Загрузка этилового эфира хлоруксусной кислоты в 1 аппарат 0,25 Окр.среда
Проверка и герметизация 1,0 Окр. среда
Подогрев 0,5 30-90 оC
Выдержка (отгонка С6Н6) 1,0 90 оC
Перенос смеси во 2 апп. 0,5 90 оC
Нагрев смеси 1,0 128 оC
Отгонка легколетучих компонентов 1,0 128 оC
Отгонка целевого продукта 1,0 128 оC
Охлаждение 1,0 30 оC
       
           

 

Температурный график процесса алкилирования:

 

Стадия нагрева

Наименование G, кг M, г/моль CP, ккал/кг оC
О-метил-α- пирролидон 253,44 0.648
Этиловый эфир хлоруксусной кислоты 220,5 122,5 0,500

 

Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Q6

СрА=∑(Ср эл-та · n)/MA=(2.8·5+4.3·9+6·1+5.5·1)/99 = 0.648 ккал/(кг·°С)

СрВ=∑(Ср эл-та · n)/MВ=(2.8·4+4.3·7+8,0·1+6·2)/122,5 = 0.500 ккал/(кг·°С)

Q1=∑Gн · CPн · Tн, где Тн=25°С

Q1=25·4190·(253,44·0,648+220,5·0,500)= 28.75 МДж

Q3=0, так как нет химических превращений и физико-химических процессов

Q4=∑Gн · CPк · Tк, где Тк=128°С

Q4=128·4190(253,44·0,648+220,5·0,500)= 147,21 МДж

Q5=Gап · Ср ап · (Тап к – Тап н)

Принимаем Gап =3810 кг, Ср ап = 0,5 ккал/(кг·°С)

Тогда Q5=3810·0,5·(128-25)·4190= 822,14 МДж

Q6=Smn· βm ·(Tcm-Tcp)· τ=0.05 Q2

Тогда тепловой баланс:

Q1+Q2=Q4+Q5+0.05Q2

Q2= (Q4+Q5-Q1)/0.95=(147,21+822.14-28.75)/0.95= 990.1 МДж

Q2=Km·Sm· ΔTcp· τ

 

 

 

 

ΔTcp=(ΔTб- ΔTм)/ln (ΔTб/ΔTм)=(140-12)/ln(140/12)= 52.1°C

Km=500 Вт/(м2·К)

Sm=Q2/(Km· ΔTcp· τ)=(990,1·10^6)/(500·52.1·3·3600)=3,5 м2

Нагрев осуществляется через рубашку аппарата, поверхность аппарата: F=10 м2

F> Sm, следовательно поверхности рубашки хватит для нагрева реакционной массы.

Запас поверхности: (10-3,5)/10=0,65

Следовательно, выбранный реактор с рубашкой подходит для проведения данного процесса.

 







Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2022 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.