Примеры выполнения заданий

4.2 Примеры выполнения заданий

Пример 1. Определить молярную и массовую долю нефти в во-донефтяной эмульсии, если объемная доля воды в эмульсии 50%, молярная масса нефти 200 кг/моль, плотность ее 850 кг/м3, плотность воды 1000 кг/м3.

Решение. Состав смеси характеризуется числом компонентов смеси, их соотношением. Соотношение компонентов определяется долями: массовой, объемной, молярной. Сумма долей всех компонентов смеси равна единице.

Массовая, молярная, объемная доли компонентов рассчитывается по выражениям:

где М. - молярная масса г-й компоненты.

Если выразить массу компонента через плотность, объем, то выражение для молярной доли будет иметь вид:

Пример 3. Проведена разгонка нефтепродукта. Получены следующие температуры кипения: 10% - 140°С; 30% - 175°С; 50% - 230°С; 70% - 240°С; 90% - 250°С. Определить точку кипения.

Решение. Нефть и нефтепродукты не являются индивидуальными веществами, представляют сложную смесь углеводородов и их соединений. Поэтому нефтяные фракции выкипают в интервале температур. Для их характеристики пользуются средней температурой кипения (среднеобъемной, среднемассовой, среднемолекуляр-ной и др.). Среднеобъемная, среднемассовая, среднемолекулярная температуры находятся по формулам:

где Vr..Vn - объемы (или % объемн.) отдельных фракций;

Gr..Gn - массы (или % масс.) отдельных фракций;

tr..tn - температуры кипения фракций;

Nj...Nn - моли (или объемные доли) отдельных фракций.

При разгонке нефтепродуктов по ГОСТ устанавливают температуры отгона 10% (объемн.), 30%, 50%, 70%, 90% этих продуктов. Тогда среднеобъемная температура рассчитывается по выражению:

Пример 4. Определить выход бензина при каталитическом крекинге в кипящем слое катализатора. Сырьем служит керосино-газойлевая фракция плотностью /э204 = 0,870; глубина превращения сырья X = 0,60; температура в реакторе 468°С. Константа скорости реакции К = 0,28 (по данным температуры, свойствам сырья).

Решение. Уравнение зависимости выхода бензина {Xff % масс.) от глубины превращения сырья предложено группой специалистов под руководством Г. М. Панченкпвя. Оно имеет вид:

Пример 5. На установке каталитического крекинга с реактором ступенчато-противоточного типа при 475°С перерабатывается вакуумный газойль. Определить выход легкого газойля (X ), бензина (Х6), кокса (Хк), газа (Хг), если глубина превращения равна 65% масс. Макрокинетические коэффициенты К' и К" для шести секций аппарата равны 1,25 и 0,6.

Решение. Учеными Д.И. Орочко, Г.Н. Черниковой выведены зависимости выхода продуктов (X, массовые доли) от глубины превращения тяжелого газойля на установке каталитического крекинга с реактором ступенчато-противоточного типа. Тогда выходы продуктов равны:

Пример 6. на установке каталитического крекинга с подвижным слоем катализатора перерабатывается 1000 т/сут газойля. Определить массу катализатора, восстанавливаемого в регенераторе, время пребывания частиц катализатора в регенераторе. В качестве исходных данных принять, что насыпная плотность катализатора Рнас ~ 0»7 т/м3, интенсивность выжигания кокса К = 15 кг/м3 слоя в час, допустимое отложение кокса на отработанном катализаторе X' = 2% масс, выход кокса Хк = 5,9% масс.

Решение. Сначала рассчитывают массу циркулирующего катализатора:

Пример 8. Определить состав автомобильного бензина А-72, который получается при смешении бензина прямой перегонки с октановым числом 62 с бензином каталитического крекинга, октановое число которого равно 82. По исследовательскому методу октановое число бензина А-72 равно 70 единицам.

Решение. Пусть Х- массовая доля бензина каталитического кре-кингав А-72. Тогда можно записать: 100x76 = (100 - JQX62 + Хх82; X = 70% масс. Следовательно, А-72 состоит из 70% масс, бензина каталитического крекинга и 30% масс, бензина прямой перегонки.

Пример 9. Рассчитать количество сухой шихты (Gcui) из 1000 кг рабочей шихты, загружаемой в камеру коксования, а также выход валового кокса, если влага в шихте W = 8,5%, выход летучих веществ валового кокса на сухую зольную массу Vек = 1%; разница на выход кокса, получаемого в производственных условиях и при определении летучих веществ в лабораторных условиях, а = 3%; выход летучих веществ шихты на сухую массу, Vе' - 26%.

Решение. Рабочей шихтой называют коксуемую шихту, содержащую влагу. Масса сухой шихты находится из выражения:

4.3 Контрольные задания к практическим занятиям

1.  Нефтепродукты подвергли перегонке и получили следующие температуры отгонки отдельных фракций, а также количества этих фракций (% масс): 100°С - 12%; 150°С - 30%; 185°С - 20%; 220°С - 20%; 245°С - 18%. Определить точку кипения.

2.  Определить молекулярную массу смеси бензола с изооктаном, если мольная доля бензола равна 0,52; изооктана - 0,49.

3.  Смесь состоит из 1400 кг бензола, 2600 кг Н-октана, 1000 кг гептана. Определить среднюю молекулярную массу смеси.

4.  Определить выход бензина при каталитическом крекинге в кипящем слое катализатора. В качестве сырья используют керосино-газойлевую фракцию, глубина превращения которой равна 0,59. Константа скорости реакции составляет 0,28.

5.  На установке каталитического крекинга с четырехсекционным реактором ступенчато-противоточного типа перерабатывается вакуумный газойль при 500°С. Определить выходы продуктов, если К' и К" для четырех секций при температуре 500°С равны 1,45 и 0,65, глубина превращения составляет 0,70.

6.  На установке каталитического крекинга с подвижным слоем катализатора непрерывно ведут восстановление катализатора в регенераторе. Каковы масса катализатора, восстанавливаемого в регенераторе, и время пребывания катализатора в регенераторе, если насыпная плотность катализатора 0,75 т/м3, интенсивность выжигания кокса - 15 кг/м3 слоя в час, допустимое отложение кокса на катализаторе 2,2%, выход кокса 5%.

7.  Определить октановое число смешения ароматических углеводородов, если смесь состоит из 70% базового бензина с октановым числом 92,5 и 20% углеводородов. Октановое число смеси 90%.

8.  Рассчитать состав бензина А-72, получаемого смешением бензина прямой перегонки с октановым числом 60 и бензина каталитического крекинга с октановым числом 80 единиц.

9.  Определить выход кокса на рабочую шихту, если выход летучих веществ шихты на сухую массу равен 28%, влага в шихте 8,9%, выход летучих веществ валового кокса на сухую'зольную массу 1%.

5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРОИЗВОДСТВА

ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

5.1  Классификация химических волокон и характеристика

процессов их получения

Химические волокна представляют собой тонкие, гибкие нити, получаемые при продавливании (формовании) через фильеры расплавов полимеров или их вязких концентрированных растворов. В зависимости от способа получения химические волокна делятся на искусственные, изготавливаемые химической переработкой природных материалов (целлюлозы, белка) и синтетические, производимые полимеризацией, поликонденсацией мономеров.

Одним из видов искусственного волокна является вискозное волокно. Технологический процесс его производства включает ряд стадий. На первой стадии получают щелочную целлюлозу путем обработки целлюлозы 20% раствором гидроксида натрия (реакция мерсеризации). Затем ведут отжим, измельчение, предсозревание щелочной целлюлозы (окислительная деструкция). Стадия ксанто-генирования щелочной целлюлозы включает этерификацию сероуглеродом. Водный раствор ксантогената целлюлозы (дитиоуголь-ный эфир) или продукт его растворения в разбавленном растворе гидроксида натрия называют вискозой. Состав вискозы характеризуют содержанием в ней а-целлюлозы, гидроксида натрия. После смешения с растворителями ведут формование и отделку вискозного волокна. При формовании отдельные струйки вискозы поступают в осадительную ванну. Отделка состоит в удалении примесей из вискозной нити путем промывки водой, растворами сульфита натрия, гидроксида натрия. Далее проводят сушку волокна до содержания воды не более 12% (масс).

Ацетатные волокна производят двух видов: из триацетата целлюлозы и частично омыленного ацетата целлюлозы, содержащего около 5% ацетильных групп.

Из ацетатов целлюлозы в основном изготавливают нити низкой линейной плотности текстильного назначения. Нити технического назначения практически не выпускают.

Процесс производства ацетатных волокон включает растворение исходного сырья в ацетоне или метиленхлориде, содержащих добавки этиленгликоля, полиакрилатов, фталатов, красителей, диоксида титана, отбеливателей. Полученный раствор, включающий 24 - 28% ацетата целлюлозы, фильтруется, обезвоздушивается отстаиванием. Далее формуют текстильную нить сухим способом. Для этого пропускают раствор через фильтры в воздушное пространство, нагретое до требуемой температуры. Вышедшие нити наматывают на приемное устройство со скоростью 500 - 700 об/мин. После обработки полученных нитей композицией, содержащей минеральное масло, поверхностно-активные вещества, антистатик, проводят крутку, перемотку.

Из полиамидных волокон освоены технологические процессы производства капрона из капролактама и анида из соли АГ (соль адипиновой кислоты и гексаметилендиамина). Эти волокна получают из расплавленного полиамидного полимера. Так производят текстильные нити малой линейной плотности и кордные нити с высокой линейной плотностью.

Технологический процесс производства полиамидных волокон включает следующие стадии.

Сначала исходный мономер - капролактам или соль АГ - расплавляют либо- растворяют при нагревании в воде и фильтруют. Далее ведут полимеризацию мономеров в среде инертного газа. Образовавшийся полимер направляют на формование путем выдавливания в воду. Полученные жилки или ленты полимеров измельчают в крошку определенного размера. Крошку промывают горячей водой для удаления мономеров и сушат. Затем осуществляют формование волокна путем продавливания расплавленной крошки полимера через слой кварцевого песка в фильеры. Застывшие тонкие нити наматывают на бабины, шпули. На крутильно-вытяжных машинах производят вытягивание текстильной нити - при комнатной температуре, а кордной нити - при повышенной температуре. После обработки горячей водой полиамидные нити подвергают тепловой обработке (термофиксации) для придания нужных физико-механических свойств.

Полиэфирные волокна, используемые для изготовления штапельных волокон, кордной нити, производят из полиэтиленгли-кольтерефталата или из его сополимеров с изофталевой и другими дикарбоновыми кислотами.

Основные стадии процесса получения полиэфирных волокон следующие: синтез полимера, формование волокна, обработка готового волокна.

Синтез полимера включает предварительно растворенные в этиленгликоле, переэтерифицирование диметилтерефталата, поликонденсацию полученного диэтиленгликольтерефталата в полиэфирный полимер определенной вязкости. Готовый полимер вытягивают в ленты, жилки, затем режут, сушат. Формование волокна (лавсан) из полиэтиленгликольтерефталата и его обработка ведутся так же, как и полиамидных волокон.

Производство полиакрилонитрильных волокон включает технологические процессы получения волокон из полиакрилонитрила (нитрон, из сополимеров акрилонитрила формованием сухим и мокрым способом). Сухой метод формования такой же, как и при получении ацетатного волокна. При мокром способе производства волокна нитрон используют два метода получения прядильного раствора: растворение полимера в растворителе и полимеризация мономеров, сополимеров до полимера в растворителе (диметил-формамиде, диметилсульфоксиде). После обезвоздушивания прядильные растворы, содержащие 15 - 20% полимера, направляют на формование волокна. После формования волокна на прядильных машинах его подвергают вытягиванию в пластическом состоянии в ванне при температуре 97°С. Это необходимо для придания прочности волокнам. Далее ведут отделку промывной водой, сушку и усадку с целью получения безусадочных волокон. После кручения и перемотки осуществляют термообработку ранее описанным методом и получают высокого качества полиакрилонитрильные волокна.

Для получения поливинилепиртовых волокон используют поливиниловый спирт. Состав прядильного раствора зависит от метода формования волокна. При сухом способе раствор содержит 40 - 45% поливинилового спирта, 40 - 45% воды, 10 - 15% этанола. В мокром методе используют 12 - 18%-ный раствор поливинилового спирта в воде и формование осуществляют однованным методом. Осадителями служат ацетон, этанол, водные растворы минеральных солей (сульфит натрия, аммония). Скорость формования 10 - 12 м/мин. Отформованное волокно промывают водой, сушат, а для придания нерастворимости подвергают вытягиванию, термофиксации. Термообработку ведуг при 200 - 210°С в течение 2-5 мин. Волокна из поливинилового спирта в основном идут на текстильные нити, реже на производство шин, транспортерных лент.

Технологические расчеты производства химических волокон условно делят на общие расчеты и расчеты применительно к получению разных видов волокон. К расчетам общего характера относятся: определение линейной плотности нитей, прочности и усилий при вытягивании волокна, площади поперечного сечения волокна, условного диаметра волокон и другие параметры.

Линейная плотность (толщина) выражается в тексах (Гж) и характеризуется массой волокна (в г) длиной 1000 м:

Похожие работы

Системы технологий ЖКХ. Ремонтно-строительное хозяйство

Скачать

9263

4

0

... дня   2-5 5.  Расчет временных складов   Площадь складов , где К1, К2 – коэффициенты, учитывающие неравномерность поступления и потребления материалов (к1 = 1,1, к2=1,3) Т – продолжительность расчетного периода ремонтно-строительных работ, дн n - норма хранения на складе (принимается 12-20 дней) Р – масса материалов, хранящихся на складе, т q – удельная нагрузка на 1 ...

Система технологій

Скачать

8448

1

0

... - окремі (види енергії та палива), зведені (сума всіх видів енергії в однорідних одиницях); • за електричними процесами - силові, температурні, освітлювальні; • за цільовим призначенням - технологічні, господарчо-побутові; • за об'єктами споживання - енергетичні баланси підприємств, цехів, видів технологічного обладнання. Витрати всіх видів енергії враховуються при складанні калькуляції собі ...

Системы технологий электроники и приборостроения. Основные технологические процессы, используемые на предприятиях комплекса

Скачать

69640

0

18

... . Во второй период жизненного цикла включается освоение изделия в промышленном производстве (ОСП). Практика показывает, что на этой стадии возникают и конструкторские изменения, и изменения в технологических процессах, и изменения уровня оснащенности производства специальными видами оснастки и оборудования. Точное соблюдение технологического процесса – одно из важнейших организационных условий ...

Інформаційні системи і технології у фінансових установах

Скачать

41397

1

1

... ії. При цьому дії і доступ строго регламентовані і протоколюються. Кожен користувач одержує підказку про правильні дії, прапори наявності/відсутності необхідної інформації. Система відкрита для зв'язку з іншими Арм-ми і системами як під UNIX, так і під ДОС, WIND0WS, OS/2 і т.д. Допускається робота UniCorn на тім же сервері, де встановлене програмне забезпечення S.W.I.F.T. В даний момент ...