Размещено на http://www.allbest.ru/

Московская Государственная Академия тонкой химической технологии

им. М.В. Ломоносова

кафедра «Общей химической технологии»

Курсовая работа по теме:

«Производство этилового спирта»

Разработала

студентка группы ХТ-408

Роговская Е.Г.

Москва 2000

Содержание

этиловый спирт синтез гидратация

1. Введение

2. Сырьевая база

3. Характеристика целевого продукта

3.1 Физические свойства

3.2 Химические свойства

4. Сернокислотная гидратация этилена

5. Прямая гидратация этилена

5.1 Химическая схема процесса

5.2 Термодинамика процесса

5.3. Кинетика процесса

5.4 Физико-химическое обоснование выбора основных технологических параметров процесса

А) Катализатор и температура процесса

Б) Давление и соотношение исходных компонентов

5.5 Вывод

6. Технологическая схема синтеза производства этилового спирта

7. Структурная блок-схема

8. Балансовая математическая модель

8.1 Составление системы уравнений

8.3 Переименование и упорядочивание переменных

9. Материальный баланс ХТС

9.1 В виде таблицы

10. Список литературы

1. Введение

В настоящее время этиловый спирт по объему производства занимает одно из первых мест среди продуктов органического синтеза. Он широко используется в пищевой, медицинской и парфюмерной промышленности, а также в качестве растворителя, антифриза, компонента горючего жидкостных ракетных двигателей и полупродукта основного органического синтеза при получении ацетальдегида, хлороформа, уксусной кислоты, диэтилового эфира; синтетического каучука, искусственного шелка, бездымного пороха, и т.п. В последнее время резко возросло потребление этанола в микробиологической промышленности при производстве кормовых дрожжей для животноводства. Мировое производство спирта составляет около 4 млн. тонн в год. В этой связи производство этилового спирта относится к разряду крупнотоннажных, что следует учитывать при выборе способа производства. Последнее должно отвечать экологическим требованиям и быть экономически оправданным.

2. Сырьевая база

Для получения этилового спирта могут быть использованы различные методы:

1. ферментация (брожение) различных природных продуктов, содержащих в своем составе крахмал или сахар, например, картофель, зерно и др.;

2. сернокислая жидкостная гидратация этилена (открыт А.М.Бутлеровым);

3. прямая гидратация этилена.

В промышленности для технических целей реализуются два последних метода (первый способ сохранился и до сих пор, но он связан с большими затратами пищевого сырья и не может удовлетворить промышленность), из которых предпочтение в настоящее время отдается прямой гидратации.

Основными источниками низших олефинов являются:

1. промышленные газы нефтеперерабатывающих заводов, образующиеся при деструктивной переработке нефтяного сырья. Так, пиролизный газ содержит до 45-50% олефинов и в том числе более 20% этилена;

2. газы, получаемые дегидрированием при высокой температуре газообразных парафиновых углеводородов, как природных, так и промышленных;

3. коксовый газ с содержанием до 2% этилена, из которого при фракционном глубоком охлаждении получают, в частности, этан - этиленовую фракцию с содержанием этилена 25-35%.Концентрирование и выделение этилена из газовых смесей осуществляется с помощью сорбционных, хемосорбционных методов и конденсационной ректификации. Последняя получила наибольшее распространение, т.к. позволяет из сложной смеси водорода, предельных и непредельных углеводородов, содержащей 20-35% этилена, получить этиленовую фракцию с концентрацией 96-99% этилена.

3. Характеристика целевого продукта

3.1 Физические свойства

Этанол С2Н5ОН является бесцветной легко подвижной жидкостью с характерным запахом и жгучим вкусом, кипящей при температуре 78,39С. Физические константы для этанола:

tпл = -114,15С d204 = 0,78927 кг/м3 n20D = 1,3611 с20Р = 2,428 кДж/кг*К.	tкрит = 243,1С dкрит = 0,275 кг/м3 Нпл = 4,81 кДж/моль пл = 1,17 мПа*с

Этиловый спирт смешивается во всех соотношениях с водой, спиртами, диэтиловым эфиром, глицерином, хлороформом, ацетальдегидом, бензином и др. С воздухом образует взрывоопасные смеси в пределах концентраций 3-20% (об.). Образует азеотропные смеси: с водой дает азеотропную смесь, содержащую 95,6% спирта и кипящую при 78,1С (в виде такого ректификата этанол обычно употребляют в технике); с бензолом (32,4%; 68,24С); с гексаном (21%; 58,7С); с этилацетатом (30,8%; 71,8С).

Этиловый спирт горит бледно-голубым пламенем. Коэффициент растворимости паров в воде 1412 (при 40С); в крови человека 1370 - 1580 (при 37С). В соответствии с ГОСТ 8314-57, содержание примесей в спирте, полученном из древесины (гидролизом) резко ограничено. На этиловый спирт синтетический ГОСТ 9674-61.

Температура воспламенения 13С, температура самовоспламенения 404С; пределы взрываемости: температурный предел 11 41С, концентрационный предел 3,6 19% (об.). ПДК в атмосферном воздухе 5 мг/м3; ПДК в воздухе рабочей зоны 1000 мг/м3.

Общий характер воздействия на организм: наркотик, вызывающий сначала возбуждение, а затем паралич центральной нервной системы. Острое отравление парами этилового спирта в производственных помещениях (без приема внутрь) за семичасовой рабочий день практически невозможно.

3.2 Химические свойства

Этанол - типичный одноатомный алифатический спирт. С металлами образует этилаты, например, С2Н5ОNa; с неорганическими и органическими кислотами, галогенангидридами - сложные эфиры. Реакция с эпоксидами приводит к раскрытию кольца и образованию гидроксиэфиров:

С2Н5ОН + эпоксид = С2Н5ОСНRСН2ОН

Гидратация этилового спирта приводит к этилену или диэтиловому эфиру; реакция с альдегидами и кетонами RRCO - к ацеталям RRC(ОС2Н5)2; с NaClO - к хлоралю; при пропускании паров этанола над сложным катализатором при 380 - 400С образуется 1,3-бутадиен; при взаимодействии этилового спирта с ацетиленом - винил этиловый эфир С2Н5ОСН=СН2; взаимодействие с NН3 - к моно-, ди- и триэтиламинам.

Реакция с РОСl3 или SO2Cl2 в присутствии третичных аминов приводит к образованию эфиров фосфорной или серной кислоты.

4. Сернокислотная гидратация этилена

Этот способ, открытый А.М.Бутлеровым, состоит из следующих четырех стадий:

ь абсорбция этилена серной кислотой с образованием сернокислотных эфиров;

ь гидролиз эфиров с образованием спирта;

ь выделение спирта и его ректификация;

ь концентрирование серной кислоты;

Взаимодействие между этиленом и серной кислотой состоит из двух этапов: первый - физическое растворение этилена (при 70-90С) в серной кислоте (96-98%)и второй - гомогенное взаимодействие обоих компонентов с образованием алкилсульфатов с их последующим гидролизом:

С2Н4 + Н2SО4 С2Н5ОSО3Н

С2Н4 + С2Н5ОSО3Н (С2Н5)2SО2;

С2Н5ОSО3Н + Н2О С2Н5ОН + Н2SО4;

(С2Н5)2SО2 + 2Н2О 2С2Н5ОН + Н2SО4.

Кроме основных реакций идет образование диэтилового эфира, ацетальдегида, а также наблюдается полимеризация этилена:

(С2Н5)2SО2 + С2Н5ОН С2Н5ОС2Н5 + С2Н5ОSО3Н;

(С2Н5)2SО2 + Н2О С2Н5ОС2Н5 + Н2SО4.

Для подавления этих реакций необходимо при гидролизе удалять образующийся спирт.

Оставшаяся после гидролиза кислота имеет концентрацию 40-50% (до 25 тонн на 1 тонну этанола). Ее используют для получения сульфата аммония или концентрируют, чтобы вернуть на абсорбцию и организовать ее рециркуляцию. В наличии этой отработанной кислоты и необходимости ее утилизации состоит главный недостаток сернокислотной гидратации олефинов, так как необходимы большие капиталовложения на сооружение установок по концентрированию серной кислоты и их эксплуатация. По сернокислому методу из 1 тонны этилена вырабатывается 1,2 тонны спирта-ректификата и около 100 кг этилового эфира. Превращение этилена в спирт достигает 90%

Главным преимуществом сернокислотной гидратации по сравнению с прямой гидратацией является возможность применения неконцентрированной этиленовой фракции, так как её концентрирование связано с большими капитальными и эксплуатационными затратами. Однако метод сернокислотной гидратации имеет и недостатки, среди них можно отметить следующие:

сложная и громоздкая конструкция тарельчатого абсорбера;

малоэффективность однократного экстрагирования полимеров «зеленым маслом»

При принятом методе экстрагирования в экстракт переходит 70 - 75% полимеров. Значит, до 30% полимеров остаётся в раздавленной серной кислоте и проскакивает в аппараты концентрирования, где в условиях высокой температуры взаимодействуют с кислородом серной кислоты с выделением SO2 в атмосферу и соответствующими потерями серной кислоты;

Концентрирование отработанной серной кислоты в аппаратах «Хемико»

Эта часть технологического процесса является самым слабым звеном во всё методе сернокислотной гидратации. Во-первых, концентрировать серную кислоту удаётся лишь до 88 - 90%, а во-вторых, такой процесс концентрирования из-за высокой температуры топочных газов приводит к ощутимым потерям серной кислоты от раскисления, сопровождающегося выбросом вредного диоксида серы в атмосферу.

5. Прямая гидратация этилена

Данный процесс может быть реализован в двух вариантах: парофазном и жидкофазном. В промышленности преимущественно используют парофазный каталитический процесс, осуществляемый по циклической схеме. Этот способ - прямая каталитическая гидратация этилена перегретым паром - является более экономичным, в отличии от сернокислотной гидратации (отсутствие расхода серной кислоты или установок по ее регенерации, более высокий выход спирта ( 95%), меньшая коррозия аппаратуры).

5.1 Химическая схема процесса

Процесс прямой гидратации основан на обратимой реакции, протекающей с уменьшением объема и выделением теплоты (экзотермическая реакция). Данный процесс считается сложным, так как наряду с основной реакцией:

С2Н4(г) + Н2О(г) С2Н5ОН(г) + Q; Н = - 41,87 кДж/моль; (1)

протекают и побочные реакции, приводящие к образованию диэтилового эфира (2), уксусного альдегида (3) и других соединений (4):

2С2Н4 + Н2О (С2Н5)2О + Q; (2)

С2Н5ОН СН3СОН + Н2 - Q; (3)

mС2Н4 (С2Н4)m , где m 2; (4);

что вызывает не только загрязнение этилового спирта, но и потери сырья и целевого продукта, а также приводит к уменьшению срока службы катализатора. Полезное использование этилена составляет 94-96%.

5.2 Термодинамика процесса.

Величина теплового эффекта практически не меняется с изменением температуры реакции: (Значения констант равновесия приведены на графике 1.) Константу основной реакции (1) можно вычислить по уравнению:

lgКр = (2100/Т) - 6,195;

Как следует из уравнения реакции, термодинамических данных и, учитывая, что реакция протекает также и с уменьшением числа молей, увеличение давления благоприятно скажется на равновесном выходе этилового спирта (см. таблицу 1).

Чтобы сместить равновесие в сторону гидратации этилена, необходимо понижение температуры и повышение давления, однако при температуре ниже 280С скорость гидратации очень мала, что делает совершенно неприемлемым реализацию процесса в промышленности, а применение давления свыше 8МПа повышают себестоимость спирта, что экономически не рентабельно. Также, одним из исходных реагентов является перегретый пар, то в указанных условиях вряд ли удастся избежать конденсации водяного пара, так как при условиях получения высокого выхода этанола одновременно являются благоприятными и для процесса конденсации паров воды. Последнее приводит к снижению активности катализатора вследствие поглощения паров воды фосфорной кислотой с ее последующим разбавлением.



График 1: константы равновесия реакции гидратации этилена

Таблица 1: значение равновесного выхода () этилового спирта при стехиометрическом соотношении этилена и водяного пара

Т	Равновесный выход С2Н5ОН при давлении	(Мпа)
0С	0,1	5	8	10	15
25	12,5	-	-	-	-
100	5	-	-	-	-
150	3,5	53	65	67	74
200	2,8	30,5	38,7	45	54
250	2	14,1	21,4	25	35
270	-	-	16,3	-	-
300	-	6,7	10,3	12,5	18,3
350	-	3,5	5,6	7	12,2

5.3 Кинетика процесса.

Для обеспечения высокой скорости и селективности процесса обычно используют катализатор. В качестве последнего применяют фосфорную кислоту, нанесенную на широкопористый носитель (силикагель или таблетированный синтетический алюмосиликат). Катализатор активен при 280 - 300 0С и обладает высокой селективностью - полезная конверсия этилена достигает 95%.

Механизм процесса прямой гидратации этилена на данном катализаторе описывается следующими стадиями:

1. Стадия физического растворения этилена в пленке фосфорной кислоты на твердом носителе;

2. Стадия образования этилкарбокатиона

;

3. Стадия взаимодействия этилкарбокатиона с водой

;

4. Стадия образования спирта и протона

.

Активность катализатора определяется концентрацией фосфорной кислоты на поверхности носителя, которая должна составлять 83 - 85% (см. «Катализатор и температура процесса»).

5.4 Физико-химическое обоснование выбора основных технологических параметров процесса.

При выборе условий проведения любого химико-технологического процесса, в основе которого лежит обратимая каталитическая реакция, возможно взаимодействие исходного сырья (или целевого продукта) по нескольким направлениям, необходимо учитывать их влияние на равновесие, кинетику, активность и селективность катализатора.

А) Катализатор и температура процесса.

Для обеспечения высокой скорости и селективности процесса обычно используют катализатор. В качестве последнего применяют фосфорную кислоту, нанесенную на широкопористый носитель (селикагель, таблетированный синтетический алюмосиликат, кизельгур), для облегчения протекания диффузии реагентов внутрь зерен пористого катализатора. Катализатор активен при 280 - 300С и обладает высокой селективностью - полезная конверсия этилена достигает 95%.

Решающим фактором, определяющим активность катализатора, является концентрация фосфорной кислоты на поверхности носителя, так как катализ осуществляется свободной кислотой, находящейся в виде жидкой пленки (абсорбирующей пары воды из газовой фазы) в порах носителя. Концентрация должна составлять 83 - 85% (рис. 2). При этом до 35% ее присутствует в свободном состоянии, в связи с чем она частично уносится газовым потоком из реактора.

Активность выбранного катализатора (83 - 85%-ная фосфорная кислота) имеет решающее значение при установлении температурного режима работы реактора. При низких температурах (менее 280С) мала активность катализатора (небольшая скорость процесса), выше 300С развиваются нежелательные процессы (падает селективность): полимеризация этилена, повышение скорости образования эфира и д.р. (Олигомеризация имеет более высокую энергию активации по сравнению с гидратацией. Следует отметить, что при приближении к равновесию скорость гидратации и селективность падают, что делает невыгодным проведение реакции до степеней конверсии, близким к равновесным.)

Срок службы катализатора 400 - 500 часов. Замена его требует около 50 часов. Для увеличения срока службы катализатора необходима его подпитка фосфорной кислотой, а также очистка циркулирующего газа от побочных продуктов реакции: альдегидов, высших спиртов, полимерных соединений. Однако и в этом случае катализатор со временем требуется заменять, так как на его поверхности появляются смолистые отложения, а носитель становится чрезмерно хрупким. Свежий катализатор готовят пропиткой носителя 60 -65% - ой фосфорной кислотой с последующей сушкой при 100 0С. Он содержит 35% свободной фосфорной кислоты.

Б) Давление и соотношение исходных компонентов.

Сместить равновесие в сторону продукта реакции можно, используя избыток одного из реагентов, как правило самого дешевого, в данном случае водяного пара. Увеличение же содержания воды в системе приведет к значительному разбавлению получающегося спирта и возрастанию нагрузки на систему разделения. Основная реакция гидратация этилена - экзотермическая, протекает с уменьшением объёма и, следовательно, понижение температуры и повышение давления будет способствовать увеличению равновесного выхода этилового спирта (график 2). Таким образом, работа при атмосферном (или близком к нему) давлении исключается из-за низкого равновесного выхода этанола. В тоже время, применение высокого давления (при выбранном температурном режиме) ограничено содержанием водяного пара в реакционной смеси, т.к. процесс проводят при температуре ниже критической (точка росы 374 0С) и возможна конденсация водяных паров в реакторе. Последнее приводит к снижению активности катализатора вследствие поглощения паров воды фосфорной кислотой с её последующим разбавлением. Поэтому решающее значение в выборе давления определяет низкая летучесть воды по сравнению с этиленом.

Допустимое общее давление в системе, при котором исключена возможность конденсации паров воды, можно рассчитать пользуясь данными графика 2.



График 2: давление насыщенного пара воды (атм.) при различных температурах

Так, при стехиометрическом соотношении в реакционной смеси этилена и паров воды парциальное давление последних составляет примерно половину от общего давления. Например, при 280 0С давление насыщенного водяного пара 63,4 атм. и, следовательно, предельно возможное общее давление будет атм. Для предотвращения конденсации водяного пара парциальное давление последнего, а значит и общее давление должно быть ниже. Это может быть достигнуто путем подбора мольного отношения водяной пар : этилен и концентрации инертных примесей. Кроме того, необходимо учитывать парциальное давление паров воды над фосфорной кислотой, которое в зависимости от её концентрации и температуры меняется (рисунок 3).

При происходит адсорбция паров воды фосфорной кислотой, а при - десорбция.

Максимально допустимое общее давление () в системе может быть рассчитано следующим образом (при ; над 84% - ной и 280 0С равно 2,8МПа (рисунок 3); отношение и содержание инертов в циркулирующем этилене - 15%):

Парциальное давление паров воды над фосфорной кислотой () при температуре (0С): 1 - 280 0С; 2 - 290 0С; 3 - 300 0С.

В промышленных условиях наилучшие результаты, при использовании кислотного катализатора (83 - 85% ), получают при температуре 280 - 290 0С, отношении и давлении В этих условиях равновесный выход этилового спирта (по ) составляет порядка - 10%.

Малая конверсия этилена за один проход через реактор вызывает необходимость возврата непрореагировавшего этилена. Во избежании быстрого накопления в рециркулирующем этилене инертных примесей (этана) необходимо использование высококонцентрированной этиленовой фракции (содержание этилена 98%). Однако даже при такой концентрации приходится, для поддержания постоянного количества инертов в циркулирующем газе, выводить из цикла значительный объём разбавленного этилена и возвращать в цех разделения углеводородов для концентрирования.

Концентрацию инертов в циркулирующей смеси поддерживают около 10%. Дальнейшее повышение последних значительно снижает скорость основной реакции. Количество отдуваемой смеси может быть определено из уравнения материального баланса инертов:

,

где и - объёмы исходной и отдуваемой смеси;

и - концентрации инертов в исходной и отдуваемой смеси.

При циркуляционном процессе для его интенсификации и уменьшения количества побочных продуктов повышают объёмную скорость подачи сырья. При процессе прямой гидратации этилена это 1800 - 2000 час-1, что соответствует времени контактирования 18 - 20 сек. При более активном катализаторе возможны и более высокие скорости. В данном случае, дальнейшее увеличение объёмной скорости приводит к возрастанию уноса фосфорной кислоты с носителя и уменьшению количества выделяющегося тепла, что не позволит проводить процесс в автотермическом режиме. Выход этанола за один проход в этих условиях составляет 5%.

5.5 Вывод

В результате обширных исследований и промышленных испытаний установлены основные условия взаимодействия газообразного этилена и водяных паров:

ь температура 280 -300С;

ь давление 6 - 8МПа;

ь концентрация этилена в циркулирующем газе 80 - 85% (об.);

ь молярное отношение воды к этилену 0,6 - 0,75 : 1;

ь концентрация фосфорной кислоты на поверхности катализатора не ниже 83%;

ь объемная скорость 1800 - 2500 ч-1.

При этих условиях процесс - сложный, обратимый несмещенный, гетерогенный каталитический. Перечисленные условия позволяют получать водноспиртовой раствор концентрацией спирта 15 - 16% при конверсии этилена за один проход 4 - 6%. Полезное использование этилена составляет 95%. Остальные 5% расходуются на получение диэтилового эфира (2%), ацетальдегида (1%), димеров и полимеров (2%). На основе химической концепции метода можно представить функциональную (принципиальную) схему ХТС (рис. 3):

Рассмотренные физико-химические характеристики процесса вызывают необходимость при разработке технологической схемы учитывать следующие положения:

т.к. ХТП обратимый несмещенный (в таких процессах часто используется рецикл), то для него целесообразна организация технологической схемы по принципу многократной циркуляции непрореагировавшего сырья (т.к. это снижает себестоимость продукта);

исходное сырьё должно содержать минимальное количество примесей, в том числе и инертных;

отвод из системы накапливающихся при циркуляции инертных примесей («отдувка»);

«подпитка» катализатора и нейтрализация фосфорной кислоты на выходе из реактора;

наиболее полная регенерация тепла.

Перечисленные выше положения реализуются в современном производстве этилового спирта (см. пункт 6.).

6. Технологическая схема синтеза производства этилового спирта

Технологические схемы синтеза этанола различаются способами получения водяного пара и системами утилизации тепла. В наиболее совершенных схемах водяной пар для синтеза получают путем рецикла воды после отделения этанола и использованием водяного конденсата.

Свежий и оборотный этилен сжимают в компрессорах 1,2 до 0,8Мпа, смешиваются с водяным паром, подогреваются в теплообменнике 4 теплом отходящей от реактора смеси и перегреваются в трубчатой печи 3 до 275 0С, после чего подаются в реактор-гидрататор 5. Перед входом в реактор в поток вбрызгивается фосфорная кислота для подпитки катализатора, что продлевает срок его службы.

Реактор представляет собой полую колонну высотой 10м и диаметром 1,5м, работающую в режиме идеального вытеснения. Для исключения влияния коррозии от фосфорной кислоты изнутри он выложен листами красной меди.

Реакционные газы содержат пары унесенной фосфорной кислоты, которая нейтрализуется гидроксидом натрия, а образующиеся соли выделяются в солеотделителе 6. Унос фосфорной кислоты составляет 0,4 - 0,5 т/час с 1 м3 катализатора.

Теплота отходящих реакционных газов регенерируется в теплообменнике 4 для нагрева входящей смеси. В холодильнике 7 происходит конденсация продуктов реакции, а в сепараторе 8 разделяются жидкие и газовые потоки. Вода, как менее летучий компонент, конденсируется с большей полнотой. Поэтому для дополнительного выделения спирта производится его отмывка водой в абсорбере 9. Непрореагировавший газ, содержащий 90 -92% этилена, рециркулируют компрессором 2, а часть его сбрасывают, чтобы избежать накопления примесей в системе. Отдувка составляет примерно 20% от введенного этилена и направляется на установку газоразделения для выделения этилена.

Водный конденсат после сепаратора 8 и жидкость из абсорбера 9 дроссилируют (сбрасывают давление), в результате чего выделяются растворенные газы, отделяемые в сепараторе низкого давления 10 и направляемые в топливную линию.

Жидкая фаза из сепаратора 10 представляет собой 15% - ный водный раствор этанола, содержащий примеси диэтилового эфира, ацетальдегида и низкомолекулярных полимеров этилена. Этот раствор подвергают ректификации в ректификационных колоннах 11 и 12. В первой отгоняют наиболее летучий диэтиловый эфир и ацетальдегид, а во второй - этиловый спирт в виде азеотропной смеси, содержащей 95% этанола и 5% воды. Обогрев колонны осуществляется острым паром. В кубе колонны 12 остается вода, которую очищают от соли в ионообменной установке 13 и возвращают на гидратацию, организуя замкнутый цикл по технологической воде. Это позволяет значительно снизить расход свежей воды, исключить сброс отработанной воды в стоки и сократить потери этанола.

При необходимости получения безводного спирта этанол - ректификат направляют в дегидрататор.

Расход этилена на производство 1 т этилового спирта составляет 0,7 т (теоретический расходный коэффициент 0,61 т этилена). В структуре себестоимости спирта 30% приходится на стоимость сырья.

7. Структурная блок-схема

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица №2: Условно постоянная информация для расчета

Показатель	Обозначение	Значение	Единицы измерения
Концентрация этилена в этиленовой фракции		97,6	% (по объёму)
Количество спирта в продукте (базис)		800	кг
Содержание этанола в ректификате		95	% (по массе)
Норма расхода водяного пара		0,6
Конверсия этилена	Х	5	%
Селективность		95,5	%
Степень превращения конвертированного этилена в диэтиловый эфир.		4,5	%
Содержание инертов в циркуляционном газе.		16,5	% (по объёму)

G - масса потока; V - объём потока; N - количество молей потока; - доля компанентов в потоке; нижний индекс номер потока; верхний - компанент.

8. Баллансовая матиматическая модель

8.1 Составление системы уравнений.

1)

2)

3)

4)

5)

6)

7)

8)

9)

10)

11)

12)

13)

14)

15)

16)

17)

18)

19)

20)

8.2 Подготовка системы уравнений для решения на ЭВМ.

Таблица №3: Соответствие переменных потокам

Наименование потока	Условное обозначение	Хi	Размерность	Значение По расчету
Свежий поток этиленовой фракции		Х1	кмоль	21,310
Циркуляционный поток этиленовой фракции		Х2	кмоль	411,278
Поток этилена на входе в реактор		Х3	кмоль	364,216
Свежий поток водяного пара		Х4	кмоль	20,140
Циркуляционный поток водяного пара		Х5	кмоль	198,389
Поток водяного пара на входе в реактор		Х6	кмоль	218,529
Поток инерта на входе в реактор		Х7	кмоль	68,372
Поток инерта на входе в сепаратор		Х8	кмоль	68,372
Поток этилена на входе в сепаратор		Х9	кмоль	346,005
Поток водяного пара на входе в сепаратор		Х10	кмоль	200,728
Поток этанола на входе в сепаратор		Х11	кмоль	17,391
Поток диэтилового эфира на входе в сепаратор		Х12	кмоль	0,410
Отдувка инерта		Х13	кмоль	0,511
Отдувка этилена		Х14	кмоль	2,588
Поток воды на входе в блок разделения		Х15	кмоль	200,728
Поток этанола на входе в блок разделения		Х16	кмоль	17,391
Поток диэтилового эфира на входе в блок разделения		Х17	кмоль	0,410
Поток диэтилового эфира на выходе из блока разделения		Х18	кмоль	0,410
Поток этанола на выходе из блока разделения		Х19	кмоль	17,391
Поток воды на выходе из блока разделения		Х20	кмоль	2,339

8.3 Переименование и упорядочивание переменных

2)

3)

4)

5)

6)

7)

8)

9)

10)

11)

12)

13)

14)

15)

16)

17)

18)

19)

20)

9. Материальный баланс ХТС

9.1 В виде таблицы

Ведено		Получено
Статья прихода	Масса (кг)	%	Статья Расхода	Масса (кг)	%
Этиленовая фракция:			Ректификат:
Этан	15,34	1,6%	Спирт	800	83,32%
Этилен	582,36	60,65%	Вода	42	4,37%
Водяной пар	362,5	37,75%	Отдувка:
			Этан	15,32	1,6%
			Этилен	72,46	7,55%
			Диэтиловый эфир	30,34	3,16%
Всего:	960,2	100	Всего:	960,2	100

10. Список литературы

Кутепов А. М. и др. «Общая химическая технология». М. Высш. Шк., 1990.

Мухленов И. П. И др. «Общая химическая технология». М. Высш. Шк., 1984.

Тимофеев В. С., Серафимов Л. А. «Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза». М. Химия, 1992.

Лебедев Н. Н. «Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза». М. Химия, 1988.

Размещено на Allbest.ru