Расчёт расхода хлорида алюминия

3.  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

4.  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

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

Таблица 2.4

Состав и количество возвратного бензола, поступающего на алкилирование

Таблица 2.5

Состав и количество бензольной шихты, поступающей на алкилирование

Таблица 2.6

Состав и количество суспензии катализатора подаваемое на алкилирование

Таблица 2.7

Состав и количество реакционной массы выводимой из алкилатора

Таблица 2.8

Состав и количество паров, поступающих из алкилатора в конденсатор 8

Количество бензола, уносимое с пропановой фракцией из конденсатора 8 при температуре 40 ⁰С

(101,45 0,24 78) / (7 – (0,24 + 0,02)) = 282 кг/ч

где: 101,45 кмоль / ч – количество пропановой фракции; 0,24 и 0,02 МПа – упругость паров бензола и изопропилбензола при температуре 40 ⁰С.

Количество бензола, конденсирующегося в конденсаторе

3260 – 282 = 2978 кг/ч

Принимается, что весь ИПБ конденсируется.

Общее количество конденсата

29878 + 250 = 3228 кг/ч

Таблица 2.9

Состав и количество пропановой фракции из конденсатора 8

Количество бензола, уносимое с пропановой фракцией из конденсатора 51 при температуре 15 ⁰С

(101,45 0,097 78) / (7 – 0,079) = 79 кг/ч

где: 0,079 МПа – упругость паров бензола при температуре 15 ⁰С.

Количество бензола, конденсирующегося в конденсаторе 51

282 – 79 = 203 кг/ч

Таблица 2.10

Состав и количество пропановой фракции, поступающей на абсорбцию в аппарат 35 из конденсатора 51

Таблица 2.11

Состав и количество реакционной массы после дросселирования до атмосферного давления

Таблица 2.12

Состав и количество реакционной массы после отстоя, передаваемой в цех 15а

Таблица 2.13

Состав и количество фракции полиалкилбензолов, поступающей на
абсорбцию

Таблица 2.14

Состав и количество пропановой фракции, выходящей с абсорбции

Таблица 2.15

Состав и количество фракции полиалкилбензолов, выходящей с абсорбции

Таблица 2.16

Сводный материальный баланс установки алкилирования

2.5. Технологический расчёт узла алкилирования

Реактор предназначен для осуществления реакции алкилирования бензола пропиленом в присутствии хлорида алюминия с целью получения ИПБ.

Алкилирование проводится под давлением 0,4 МПа.

Температура в алкилаторе принимается 122 ⁰С.

Количество испаренного бензола определяется из теплового баланса алкилатора.

Тепловой баланс алкилатора.

Приход тепла. С бензольной шихтой при температуре 35 ⁰С

35440 15,6 = 552864 ккал/ч ,

где: 15,6 ккал/кг – теплосодержание 1 кг бензольной шихты при температуре 35 ⁰С.

2. Тепло реакции алкилирования.

По практическим данным тепловой эффект реакции алкилирования равен 621 ккал/кг поглощенного пропилена и 811 ккал/кг поглощенного этилена

5507,4 621 + 94 811 = 3496329,4 ккал/ч

где: 5507,4; 94 кг/ч количество поглощенных соответственно пропилена и этилена.

3. С пропан пропиленовой фракции при температуре 15 ⁰С

13641 0,4 15 = 81846 ккал/ч

где: 0,4 ккал / кг ⁰С – теплоемкость ППФ при 15 ⁰С.

4. С суспензией катализатора при Т = 65 ⁰С

1023,2 30,0 = 30696 ккал/ч

где: 30,0 ккал/кг – теплосодержание 1 кг суспензии катализатора при 65 ⁰С.

5. С фракцией ПАБов при температуре 1 ⁰С

4118,8 0,44 = 1810 ккал/ч,

где: 0,44 ккал/кг – теплосодержание 1 кг фракции ПАБ.

6. С бензольным конденсатом при Т = 40 ⁰С

(x - 79) 0,43 40 = 17,2 x – 1360 ккал/кг

где: x – количество испаренного бензола и изопропилбензола;

0,43 ккал / кг ⁰С – теплоемкость 1 кг бензола при 40 ⁰С.

Общий приход тепла

552864+3496329+81846+30696+1810+17,2 x – 1360 = 4162185+17,2 x

Расход тепла

1. С реакционной массой при t = 122 ⁰С

50992,6 59,5 = 3034059,7 ккал/ч

где: 59,5 ккал/кг – теплосодержание 1 кг реакционной массы при 122 ⁰С.

2. С отходящими газами при температуре 122 ⁰С

7830,8 0,48 125 + (0,47 122 + 86) x = 458572 + 143,3 x

где: 7830,8 – количество паров, выходящих из алкилатора (кг/час);

0,48 и 0,47 ккал / кг ⁰С – теплоемкость пропана и бензола при 122 ⁰С.

3. Потери тепла в окружающую среду

176000 ккал/ч

Общий расход тепла

3034059,7 + 458572 + 143,3 х + 176000 = 3668631,7 + 143,3 х

Общий баланс тепла

4162185,4 + 17,2 х = 3668631,7 + 143,3 х

Количество испарившихся углеводородов

х = (4162185,4 – 3668631,7) / (143,3 – 17,2) = 3900 кг/ч

Всего уносится углеводородов

3260 + 250 = 3510 кг/ч,

что приблизительно совпадает с количеством испаренных углеводородов определенным из теплового баланса алкилатора.

К установке принимается алкилатор диаметром 1600 мм. и высотой столба реакционной жидкости 8,0 м.

Объем реакционной жидкости в алкилаторе

1,6² 0,785 8 = 16,1 м³

По практическим данным в 1 м³ реакционной жидкости содержится 330 кг изопропилбензола.

Производительность одного алкилатора составит

16,1 ∙ 330 = 5300 кг/ч изопропилбензола.

Необходимое количество рабочих алкилаторов

14882 / 5300 = 2,81 ≈ 3 шт.

где: 14882 кг/ч – количество ИПБ, полученного при алкилировании.

К установке принимается алкилатор в виде полой колонны со следующей характеристикой:

- диаметр – 1600 мм.

- высота цилиндрической части – 10305 мм.

- материал – сталь углеродистая

- количество – 4шт. (+ 1 – резервный)