Файл: Дипломный проект состоит из 186 страниц, 36 таблиц, 2 рисунка, 19 источников и 8 листов графического материала. Тема дипломного проекта Проект производства формалина.rtf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Дипломная работа

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 25.10.2023

Просмотров: 293

Скачиваний: 5

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Потребитель

1.1 Отрасль: производство карбамидоформальдегидных смол.

2. Конкуренты.


15.2 Материальный баланс стадии абсорбции
Объемная доля водяных паров в выхлопных газах:

где, 1740 – парциальное давление водяных паров, Па;

– общее давление выхлопных газов, Па.

Материальный баланс:
(16.5)
Решим систему уравнений:
(16.6)










Количество формальдегида и метанола в контактных газах соответственно 5880,36 кг/ч и 5563,77 кг/ч.

Материальный баланс абсорбционной колонны в таблице 16.2.
Таблица 16.2 – Материальный баланс абсорбционной колонны

Приход
Расход

Состав
кг/ч
Массовая доля, %
Состав
кг/ч
Массовая доля, %

1
2
3
4
5
6

[G4]

1. Контактные газы, в т.ч.:

формальдегид метанол

вода

углекислый газ

водород

окись углерода

азот
[G5]

2. Вода на орошение

25302,74
5880,36

5566,60

3228,63

807,16

146,76

83,50

9589,74


7234,81

100
23,24

22

12,76

3,19

0,58

0,33

37,9


100
[G7]

1. Формалин – «сырец» в т.ч.:

формальдегид

метанол

вода
[G6]

2. Выхлопные газы, в т.ч.:

азот

водород

углекислый газ

окись углерода

вода


20425
5880,36

5563,77

8980,87
12112,55
8461,83

1480,15

591,09

96,90

1482,58

100
28,79

27,24

43,97
100
69,86

12,22

4,88

0,8

12,24

Итого:
32537,55
100
Итого:

32537,55
100


15.3 Материальный баланс стадии контактирования и спиртоиспарения
На 1 моль формальдегида расходуется 1 моль метанола, т.е. кг/ч.

Расход метанола с учетом побочных реакций находим: 196,012/0,86 = 227,92 кмоль/ч или 7293,47 кг/ч;

где 0,86 – доля метанола, превращенного в формальдегид по 1ой и 2ой реакциям.

Подают метанол с учетом степени конверсии равной 0,567.
227,92/0,567 = 401,96 кмоль/ч или 12862,72 кг/ч;

401,96 – 227,92 = 174,04 кмоль/ч или 5569,28 кг/ч.

По реакции первой расходуется метанола: кмоль/ч или 189632 кг/ч.

Образуется:

формальдегида: 59,26 кмоль/ч или 1777,8 кг/ч;

водорода: 59,26 кмоль/ч или 118,52 кг/ч.

По реакции второй расходуется метанола: кмоль/ч или 3882,56 кг/ч;

кислорода: кмоль/ч или 2188,16 кг/ч.

Образуется:

формальдегида: 136,75 кмоль/ч или 4102,56 кг/ч;

воды: 136,752 кмоль/ч или 2461,54 кг/ч.

По реакции третьей расходуется метанола: 227,92 = 27,35 кмоль/ч или 875,21 кг/ч;

кислорода: 27,35 = 41,03 кмоль/ч или 1316,16 кг/ч.

Образуется:

диоксида углерода: 27,35 кмоль/ч или 1203,4 кг/ч;

воды: 27,35 = 54,7 кмоль/ч или 984,6 кг/ч.

По реакции четвертой расходуется метанола: 227,92 = 4,56 кмоль/ч или 145,92 кг/ч.

Образуется:

оксида углерода: 4,56 кмоль/ч или 127,68 кг/ч;

водорода: кмоль/ч или 18,24 кг/ч.

Всего образуется:

водорода: 9,12 + 59,26 = 68,38 кмоль/ч или 136,76 кг/ч;

воды: 136,752 + 54,7 = 191,452 кмоль/ч или 3446,14 кг/ч.

Общий расход кислорода: 68,38 + 41,03 = 109,41 кмоль/ч или 3501,12 кг/ч.

Расход сухого воздуха:

объемная доля кислорода в воздухе, %, 20,7;

кмоль/ч.
объемная доля водяных паров в воздухе:
%;
где, 3230 – парциальное давление водяных паров в воздухе, Па;

– общее давление воздуха, Па.

Количество водяных паров в воздухе: 528,55
/100 = 9,51 кмоль/ч или 171,18 кг/ч.

Количество воды в техническом («свежем») метаноле:

а) с учетом разбавления метанолом ректификатом
12862,72 – 4453,92 = 8408,8 кг/ч – количество метанола;
б) количество воды 8408,8 /99,9 = 8,42 кг/ч;

где, 0,1 – массовая доля воды «свежем» метаноле, %.

Суммарное количество водяных паров в спирто - воздушной смеси:
171,18 + 114,79 + 8,42 = 294,39 кг/ч.
Расход воздуха:
25302,74 – 4591,67 – 8417,22 = 12293,85 кг/ч;
где, 25302,74 кг/ч, 4591,67 кг/ч и 8417,22 кг/ч расход спирто-воздушной смеси, метанола - ректификата и «свежего» метанола, соответственно.

Количество азота в воздухе:
12293,85 – 3501,12 – 171,18 = 8621,55 кг/ч;
где, 3501,12 кг/ч и 171,18 кг/ч количество кислорода и воды в воздухе.

Содержание метанола в спирто- воздушной смеси:
25302,74 кг/ч или 840,71 кмоль/ч-1;

840,71 – 100%

401,96 – х%
х = 47,81%, что соответствует оптимальному технологическому режиму.

Материальный баланс стадии контактирования и спиртоиспарения в таблице 16.3.
Таблица 16.3 – Материальный баланс стадии контактирования и спиртоиспарения

Приход
Расход

Состав
кг/ч
кмоль/ч
Массовая доля, %
Состав
кг/ч
кмоль/ч
Массовая доля, %

1
2
3
4
5
6
7
8

Контактирование

[G3]

1. Смесь воздух – метанол, в т.ч.:

формальдегид

метанол

вода

азот

кислород


25302,74


22,96

12862,72

294,39

8621,55

3501,12

836,39


0,77

401,96

16,34

307,91

109,41
100

0,09

50,84

1,16

34,07

13,84
[G4]

1 Контактные газы, в т.ч.:

формальдегид

метанол

вода

углекислый газ

окись углерода

водород

азот

25302,74
5880,36

5566,60

3228,63

807,16

83,50

146,76

9589,74

986,76
196,2

173,97

179,37

18,34

2,98

73,4

342,5

100
23,24

22

12,76

3,19

0,33

0,58

37,9

Итого:
25302,74
836,39
100
Итого:
25302,74
986,76
100

Спиртоиспарение

[G2]

1. Метанол «свежий» в т.ч.:

метанол

вода
2. Метанол – ректиф., в т.ч.:

метанол

формальдегид

вода
[G1]

3. Воздух, в т.ч.:

кислород

азот

вода


8417,22

8408,80

8,42

4591,67
4453,92

22,96

114,79

12293,85
2544,83

9527,73

221,29

263,27

262,8

0,47

146,34
139,19

0,77

6,38

432,1
79,53

340,28

12,29
100


99,9

0,1

100
97

0,5

2,5
100
20,7

77,5

1,8
[G3]

1. Смесь воздух – метанол, в т.ч.:

формальдегид

метанол

вода

азот

кислород

25302,74


22,96

12862,72

294,39

8621,55

3501,12

836,39


0,77

401,96

16,34

307,91

109,41

100


0,09

50,84

1,16

34,07

13,84

Итого:
25302,74



100
Итого:
25302,74



100


Сводная таблица материального баланса в таблице 16.4.
Таблица 16.4 – Сводная таблица материального баланса


Потоки
Приход
Расход

G1
G2
G5
G6
G8
G9

Компоненты
кг/ч
кг/ч
кг/ч
кг/ч
кг/ч
кг/ч

CH2O



22,96






5858,33
22,96

CH3OH



12862,72






1108,33
4453,92

H2O
221,29
123,21
7234,81
1482,58
8866,66
114,79

N2
9527,73






8461,83






O2
2544,83















CO2









591,09






CO









96,90






H2









1480,15






∑(комп.)
12293,85
13008,89
7234,81
12112,55
15833,32
4591,67

Итого:
32537,55
Итого:

32537,55


Рассчитаем состав выхлопных газов в объемных долях и определим степень конверсии метанола в формальдегид по составу, пользуясь формулой:
(16.7)

СO – 2,98 кмоль/ч 0,48 %;

CO2 – 18,34 кмоль/ч 2,97 %;

N2 – 342,5 кмоль/ч 55,55 %;

H2 – 73,4 кмоль/ч 11,9 %;

H2O – 179,37 кмоль/ч 29,1 %.


Расчет основных расходных коэффициентов

  1. Расходный коэффициент по метанолу:





  1. Расходный коэффициент по воде:





  1. Расходный коэффициент по воздуху:




16. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ


Рис.17.1 – Схема теплового баланса контактного аппарата.
Qпр = G1Cp1t + G2Cp2t + G3Cp3t + G4Cp4t + G5Cp5t; (17.1)

Qрасх = G6Cp6t + G7Cp7t + G8Cp8t + G9Cp9t + G10Cp10t + G11Cp11t + G12Cp12t 17.2)


  1. Стадия синтеза

Приход:

а) теплота реакции дегидрирования;

б) теплота реакции окисления;

в) теплосодержание спирто-воздушной смеси.

Расход:

а) теплосодержание реакционных газов на входе из зоны контактирования;

б) теплопотери в окружающую среду.

Приход:

а) на реакцию дегидрирования расходуется CH3OH = 5787,88 кг/ч;
1) CH3OH → CH2O + H2.
б) на реакцию окисления расходуется CH3OH = 7074,84 кг/ч;

2) CH3OH + ½O2 → CH2O + H2O.
Тепловой эффект реакции при 20оС (293К):

реакции (1) – (-9791,18 Вт);

реакции (2) – 492840Вт [1 с. 448];

Определим тепловой эффект реакции при 650оС (923К):
Q923 = Q923 + ά (T – 293) + β (T2 – 2932) + j (T3 – 2933);(17.3)
где, Т – температура реакции;

β – алгебраическая сумма коэффициентов деленная пополам;

ά – алгебраическая сумма коэффициентов из выражений молярных теплоносителей веществ;

j – алгебраическая сумма коэффициентов деленная на три [1 с. 450].

Тепловой эффект реакции дегидрирования – (-12782,14 Вт).

Тепловой эффект реакции окисления – 24837901,83 Вт.

в) теплосодержание спирто-воздушной смеси при 100°С определяем из уравнения:

Смотрите также файлы