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:

Т_Эф.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