Разработка блок схемы производства
Схема материальных потоков в реакторе Р-4 изображена на рисунке 1:
АК → →П6-БА
1,4-БД →
ТБТ → →H2O
Рисунок 2.1- Схема материальных потоков
Общая схема производства полиэфиров П6-БА представлена на рисунке 2:
Отгрузка готовой
продукции
потребителю
Рисунок 2.2- Общая схема производства полиэфиров П6-БА
2.5 Материальный расчет производства
Исходные данные для расчета:
Производственная мощность 1150 т/год
Процесс периодический
Продолжительность процесса 36 часов
Уравнение реакции:
10,5HOOC-(CH2)4-COOH + 8,4HOCH2CH2OH + 3,9С4H10O2 →
H-[O-CH2CH2-OCO-CH2CH2CH2CH2-OCO]n-CH2CH2OH + 21H2O,
Молекулярная масса адипиновой кислоты - 146,15 г/моль;
Молекулярная масса этиленгликоля - 62,07 г/моль;
Молекулярная масса 1,4-бутандиола – 90 г/моль;
Молекулярная масса полиэфира – 2028,96 г/моль;
Молекулярная масса воды – 18 г/моль;
Уравняем реакцию:
Для получения полиэфира П6-БА берем соотношение адипиновой кислоты к этиленгликоль+1,4-бутандиол = 1:1,18. Значит, на 1 моль адипиновой кислоты приходится 0,8 моля этиленгликоля + 0,38 моль 1,4-бутандиола.
10,5HOOC-(CH2)4-COOH + 8,4HOCH2CH2OH + 3,9С4H10O2 →
H-[O-CH2CH2-OCO-CH2CH2CH2CH2-OCO]n-CH2CH2OH + 21H2O,
1534,57 + 521,39 + 351 = 2028,96 + 378,2406,96=2406,96.
Рассчитаем % загружаемых компонентов:
1. Адипиновая кислота (1534,57/2406,96)·100%=65,4%,
2. Этиленгликоль (521,39/2406,96)·100%=21,2%,
3. 1,4-бутандиол (351/2406,96)·100%=13,4%.
Итак, на 1000 кг загрузки берем: 654 кг адипиновой кислоты, 212 кг этиленгликоля, 134 кг 1,4-бутандиола.
Сосчитаем чистый выход полиэфира от массы загружаемых компонентов: (2028,96/2406,96)·100%=84%.
Следовательно, выход полиэфира 840 кг на 1000 кг загружаемых компонентов.
Отгоны на трех стадиях составляют:
(378/2406,96)·100%=16%, т.е. на 1000 кг загрузки образуется 160 кг отгонов.
На первой стадии поликонденсации образуется 70% всех отгонов:
(160×70)/100%=112кг, из которых 99% воды, 1% гликолей.
(112×99)/100%=110,88кг воды, (112×1)/100%=1,12кг гликолей.
На второй и третьей стадии поликонденсации образуется 30% всех отгонов:
(160×30)/100%=48кг, из которых 40% воды, 60% гликолей.
(48×40)/100%=19,2кг воды, (48×60)/100%=28,8кг гликолей.
Требуемые компоненты и их количество для производства одной тонны продукта приведены в табл. 2.4, 2.5, 2.6.
Таблица 2.4 - Сводная таблица материального баланса производства П6-БА на 1000 кг загрузки
Компоненты | Приход | Компоненты | Расход | ||
Кг | %масс | Кг | %масс | ||
Адипиновая кислота | 65,4 | Полиэфир П6-БА | |||
Этиленгликоль | 21,2 | Отгоны, в т.ч.: вода гликоли | 130,08 29,92 | ||
1,4-бутандиол | 13,4 | Потери | |||
Итого | Итого |
Таблица 2.5 - Сводная таблица материального баланса производства П6-БА на 1 тонну продукта
Компоненты | Приход | Компоненты | Расход | ||
Кг | %масс | Кг | %масс | ||
Адипиновая кислота | 65,4 | Полиэфир П6-БА | |||
Этиленгликоль | 21,2 | Отгоны в т.ч.: вода гликоли | 167,68 37,89 | ||
1,4-бутандиол | 13,4 | Потери | 63,4 | ||
Итого | Итого |
Таблица 2.6 - Сводная таблица материального баланса производства П6-БА на 1150 тонн продукта
Компоненты | Приход | Компоненты | Расход | ||
Кг | %масс | Кг | %масс | ||
Адипиновая кислота | 952025,3 | 65,4 | Полиэфир П6-БА | ||
Этиленгликоль | 308607,6 | 21,2 | Отгоны в т.ч.: вода гликоли | 189240,5 43670,9 | |
1,4-бутандиол | 195063,3 | 13,4 | Потери | 72784,8 | |
Итого | 1455696,2 | Итого | 1455696,2 |
Рассчитаем материальный баланс для производительности 1150 тон/год:
ТЭф.обор.=365-102-12-14=237 дней =5688 часов
где Тэф.обор. - эффективный фонд рабочего времени оборудования
365- количество дней в году
102 - количество выходных дней в году
12 - количество праздников в году
14 - дни затраченные на капитальный ремонт оборудования
Время одного цикла-48 часов
Значит: 5688/48=118 операций в год
Количество полиэфира, получаемого за 1 операцию:
1150 тон/год /118 опер/год =9,746 тон/опер = 9746 кг/опер
Материальный баланс на одну операцию приведен в таблице 2.7
Таблица 2.7 - Материальный баланс на 1 операцию
Состав | Приход | состав | Расход | ||
кг/опер | % масс. | кг/опер | % масс. | ||
1.Адипиновая кислота | 8009,2 | 64,65 | 1. полиэфир П6-БА | 78,67 | |
2. Этиленгликоль | 4379,3 | 35,35 | 2. отгоны 1 стадии | 1382,3 | 11,158 |
3. Тетрабутоксититан | 3. отгоны 2 и 3 стадии 4. потери | 592,4 667,8 | 4,782 5,39 | ||
итого | 12388,5 | Итого | 12388,5 |
Количество отгонов за одну операцию представлено в таблице 2.8:
Таблица 2.8 - Количество отгонов, образующихся за одну операцию
Отгоны | кг/опер | % мае | Содержат% | Н20 | ЭГ |
1 стадия | 1382,3 | 99:1 | 1368,48 | 13,82 | |
2 стадия | 296,2 | 40:60 | 118,48 | 177,72 | |
3 стадия | 296,2 | 40:60 | 118,48 | 177,22 | |
Итого | 1974,7 |