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

Наименование

Кг/ч

% масс.

Кмоль / ч

% мол.

1 Этилен 94,0 1,0 8,36 1,5
2 Этан 188,0 2,0 6,27 2,9
3 Пропилен 2725,0 41,5 92,7 42,0
4 Пропан 7587,0 55 117,0 53,2
5 Бутилены 47,0 0,5 0,84 0,4
ИТОГО 13641,0 100,0 220,17 100,0

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

Таблица 2.4

Состав и количество возвратного бензола, поступающего на алкилирование

Наименование

Кг/ч

% масс.

1 Бензол 24053,6 99,5
2 Этилбензол 2,0 0,01
3 Изопропилбензол 83,0 0,49
ИТОГО 24138,6 100,0

Таблица 2.5

Состав и количество бензольной шихты, поступающей на алкилирование

Наименование

Кг/ч

% масс.

1 Бензол 35525 99,65
2 Этилбензол 2,0 0,01
3 Изопропилбензол 83 0,34
ИТОГО 35610 100,0

Таблица 2.6

Состав и количество суспензии катализатора подаваемое на алкилирование

Наименование

Кг/ч

% масс.

1 Бензол 22,0 2,2
2 Полиалкилбензол 723,8 70,7
3 Хлорид алюминия 277,4 27,1
ИТОГО 1023,2 100,0

Таблица 2.7

Состав и количество реакционной массы выводимой из алкилатора

Наименование

Кг/ч

% масс.

Кмоль / ч

% мол.

1 Пропилен 34,0 0,1 0,81 0,2
2 Пропан 1080,0 3,2 24,55 6,7
3 Бензол 29244 49,8 219,00 59,4
4 Этилбензол 358 1,1 3,38 0,9
5 Изопропилбензол 14882 30,3 86,0 23,4
6 Бутилбензолы 132,5 0,4 0,98 0,3
7 Полиалкилбензолы 4700 13,7 29,0 7,9
8 Смолы 284,7 0,9 1,15 0,3
9 Хлористый алюминий 277,4 0,8 1,41 0,4
ИТОГО 50992,6 100,0 356,28 100,0

Таблица 2.8

Состав и количество паров, поступающих из алкилатора в конденсатор 8

Наименование

Кг/ч

% масс.

Кмоль / ч

1 Этан 138 2,4 6,27
2 Пропилен 111,8 1,5 2,65
3 Пропан 4071 51,6 92,52
4 Бензол 3260 41,3 41,8
5 Изопропилбензол 250 3,2 2,4
ИТОГО 7830,8 100,0 145,64

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

Наименование

Кг/ч

% масс.

Кмоль / ч

% мол.

1 Этан 188,0 4,0 6,27 6,0
2 Пропилен 111,8 2,4 2,66 2,5
3 Пропан 4071,0 87,5 92,52 89,1
4 Бензол 282,0 6,1 3,52 2,4
ИТОГО 4652,8 100,0 105,67 100,0

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

Наименование

Кг/ч

% масс.

Кмоль / ч

% мол.

1 Этан 188,0 4,2 6,27 6,1
2 Пропилен 111,8 2,6 2,66 2,5
3 Пропан 4071,0 91,5 92,52 90,4
4 Бензол 79,0 1,7 1,01 1,0
ИТОГО 4449,8 100,0 102,46 100,0

Таблица 2.11

Состав и количество реакционной массы после дросселирования до атмосферного давления

Наименование

Кг/ч

% масс.

Кмоль / ч

% мол.

1 Пропилен 25,0 0,1 0,6 0,1
2 Пропан 625,0 2,4 18,75 5,2
3 Бензол 29244 50,2 218,72 60,8
4 Этилбензол 358 1,1 3,38 0,9
5 Изопропилбензол 14882 30,6 86,0 23,9
6 Бутилбензолы 132 0,4 0,98 0,3
7 Полиалкилбензолы 4700,0 13,8 29,0 8,1
8 Смолы 284,7 0,8 1,15 0,3
9 Хлорид алюминия 277,4 0,5 1,41 0,4
ИТОГО 50528,1 100,0 359,99 100,0

Таблица 2.12

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

Наименование

Кг/ч

% масс.

Кмоль / ч

% мол.

1 Пропилен 25,0 0,1 0,6 0,1
2 Пропан 625,0 2,5 17,75 5,2
3 Бензол 29244 50,5 218,72 60,9
4 Этилбензол 358 1,1 3,38 0,9
5 Изопропилбензол 14882 30,8 86,0 24,1
6 Бутилбензолы 132 0,4 0,98 0,3
7 Полиалкилбензолы 4700,0 13,8 29,0 8,2
8 Смолы 284,7 0,8 1,15 0,3
ИТОГО 50250,7 100,0 358,58 100,0

Таблица 2.13

Состав и количество фракции полиалкилбензолов, поступающей на
абсорбцию

Наименование

Кг/ч

% масс.

1 Бензол 40,0 0,5
2 Бутилбензолы 39,4 0,5
3 Полиалкилбензолы 7855,4 98,0
4 Смолы 79,3 1,0
ИТОГО 8014,1 100,0

Таблица 2.14

Состав и количество пропановой фракции, выходящей с абсорбции

Наименование

Кг/ч

% масс

1 Пропилен 110,8 3,1
2 Пропан 4051,0 96,5
3 Бензол 10,0 0,4
ИТОГО 4171,8 100,0

Таблица 2.15

Состав и количество фракции полиалкилбензолов, выходящей с абсорбции

Наименование

Кг/ч

% масс.

1 Бензол 109,0 1,35
2 Бутилбензолы 39,4 0,5
3 Полиалкилбензолы 7855 97,2
4 Смолы 79,3 0,95
ИТОГО 8082,7 100,0

Таблица 2.16

Сводный материальный баланс установки алкилирования

Поступило

Кг/ч

Получено

Кг/ч
Пропан-пропиленовая фракция 9330 Реакционная масса 32 261,2
Бензольная шихта 24 187 Пропановая фракция 4193,0
Полиалкилбензолы 4736 Пропановая фракция 1157,0
Хлорид алюминия 189 Механические потери 691,0
Щёлочь, в пересчёте на 100 % 89,6 Химзагрязнённая вода из отстойной ямы 76 035,4
Углеводороды из цеха 14а 14,6
Вода на разложение комплекса 56 741,4
Вода из цеха 15 1000
Вода на промывку алкилата 18 000
ИТОГО 114 337,6 ИТОГО 114337,6

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)



Информация о работе «Разработка процесса производства изопропилбензола на ОАО "Омский каучук"»
Раздел: Химия
Количество знаков с пробелами: 70032
Количество таблиц: 32
Количество изображений: 2

0 комментариев


Наверх