Файл: Расчетнографическая работа по курсу Системный анализ процессов химической технологии Производство изопропилового спирта прямой гидратацией пропилена.docx

O. Конденсат, содержащий 15 – 16 % спирта, отделяется от не прореагировавщего пропилена в сепараторе 8 и затем направляется на ректификацию. Не прореагировавший пропилен возвращается в процесс. Гидрататор – контактный аппарат емкостного типа представляет собой полую цилиндрическую колонну из углеродистой стали, днище и стенки которой защищены от действия фосфорной кислоты листовой красной медью.

Химико-технологическая схема процесса прямой гидратации пропилена

1 – компрессор; 2 – смеситель; 3 – теплообменник; 4 – трубчатая печь; 5 – реактор-гидрататор; 6 – нейтрализатор; 7 – холодильник – конденсатор; 8 – сепаратор.Рисунок 1 – Упрощенная химико-технологическая схема установки для производства изопропилового спирта методом прямой гидратации пропилена.

Функциональная схема

1 – сжатие пропилена; 2 – нагрев парогазовой смеси; 3 – химическое превращение; 4 – охлаждение продуктов реакции; 5 – отделение циркуляционного газа; 6 – отделение пропанола.Рисунок 2 – Упрощенная функциональная схема.

Структурная схема

1 – смеситель; 2 – смеситель; 3 – теплообменник; 4 – трубчатая печь; 5 – реактор-гидрататор; 6 – нейтрализатор; 7 – холодильник – конденсатор; 8 – сепаратор.G1 – входной поток свежего пропилена; G2 – ; G3 – поток реакционной смеси; G4 – нагретый теплотой реакции поток парогазовой смеси; G5 – поток реагентов, нагретых до 300 °С; G6 – поток продуктов реакции; G7 – поток продуктов реакции, отдавших тепло реагентам; G8 – поток охлаждаемых продуктов реакции; G9 – поток пропанола, выводимый из процесса; G10 – поток циркулирующего пропилена, отделенных от остатков фосфорной кислоты; G11 – поток реакционного пара. Рисунок 3 – Структурная схема.

Операторная схема

1 – смеситель свежего и циркулирующего пропилена; 2 – смеситель пропиленовой смеси и пара; 3 – теплообменник; 4 – нагрев реакционной смеси; 5 – реактор; 6 – охлаждение продуктов реакции; 7 – конденсатор.Рисунок 5 – Операторная схема.

Расчет ХТС

Таблица 1 – Сводная таблица тепловых и массовых потоков

---

	G1	G2	G3	G4	G5	G6	G7	G8	G9	G10	G11
С3H6, кг/с	1	16.667	16.667	16.667	16.667	15.667	15.667	15.667	0	15.667	0
H2O (г), кг/с	0	0	0.65	0.65	0.65	0.007	0.007	0	0	0	0.65
C3H7OH(г), кг/с	0	0	0	0	0	1.643	1.643	0	0	0	0
H2O (ж), кг/с	0	0	0	0	0	0	0	0.007	0.007	0	0
C3H7OH (ж), кг/с	0	0	0	0	0	0	0	1.643	1.643	0	0
T, °C	25	25	25	205.827	300	363.578	180	25	25	25	25
G, кг/с	1	16.667	17.317	17.317	17.317	17.317	17.317	17.317	1.65	15.667	0.65
GH, кВт	190.396	3173.323	2282.867	2783.339	3043.98	3043.98	2543.509	1960.273	1022.65	2982.924	-890.456

---

Заключение

В работе был произведен расчет промышленной установки, предназначенной для получения изопропанола прямой гидратацией пропилена. Были разработаны химико-технологическая, функциональная и структурная, операторная схемы, а также проведен покомпонентный расчет основных массовых и тепловых потоков.

Список использованных источников

1. 
   Соколов Р. С. Химическая технология: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений: В 2 т. – М.: Гуманит. Изд. Центр ВЛАДОС, 2000. – Т. 2: Металлургические процессы. Переработка химического топлива. Производство органических веществ и полимерных материалов. – 448с.
   
2. 
   Кузнецов Д. А. Общая химическая технология. /Д.А. Кузнецов, И. Э. фурмер, А. И. Малахов и др. Под ред. И. Э. Фурмер. – М.: Высшая школа, 1970, 344с., илл.
   
3. 
   Рабинович В.А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. Изд. 2-е, испр. И доп. – Л.: Химия, 1978.
   

Приложение 1

Таблица 2 – Теплофизические свойства веществ

Вещество	М, кг/кмоль	Cp, Дж/(моль*К)	Н, кДж/моль
С3Н6	42	63.89	20.41
Н2О(г)	18	33.58	-241.82
С3Н7OH(г)	60	65.75	-148.6
Н2О(ж)	18	75.30	-285.83
С3Н7OH(ж)	60	113	-153.4

Приложение 2

Текст программы Mathcad Задаем нумерацию элементов массивов данных, начиная с 1:
Зададим начальные значения теплофизических свойств, взятые из справочника:

---

С₃Н₆ Н₂О(г) С₃Н₇OH(г) Н₂О(ж) С₃Н₇OH(ж) Проводим векторизацию и перевод размерностей из молей в кг: Определяем функцию расчета энтальпии при температуре Т:
Необходимо определить температурные и массовые потоки. Массовые потоки по компонентам будут записаны в матрице G из 11 векторов, энтальпийные потоки и температура - в векторах GH и T соответственно, состоящие из 3 элементов.
Зададим функцию расчета температуры по энтальпии и расходу: Задаем входные данные:

---

- поток свежего пропилена - поток водяного пара Соотношение потоков: Алгоритм расчета:
0. Расчет начальных потоков: пропилена, водяного пара и рециклового пропилена.
Задаем начальные приближения (разрываем связь G10)
Данные для рецикловового потока не прореагировавшего пропилена произвольные:
1. Расчет смесителя: смешение свежего и рециклового пропилена. Стехиометрические коэффициенты:

---