еплоносія. Із закону збереження енергії випливає:
Q1 + Q2 + Q3=Q4 + Q5 + Q6
Q6=6772,41 +10723,06 + 38650,43 - 2807,295-20315,745=33022,86 кВт
Енергетичний баланс синтезу етиленгліколю
Табл. 4.2
ПріходРасход№ потокаНаіменованіекВт№ потокаНаіменованіекВт1Тепло, що прийшло з етіленом6772,411Потері тепла в навколишнє среду2807,2951.1Тепло, що прийшло зі свіжим етіленом10,73562Тепло, яка йде з реакційної массой20315,7451.2Тепло, рециркулирующим етілена6761,683Тепло, относимое з теплоносітеля33022 , 862Тепло, що прийшло з воздухом10723,063Суммарное тепло хімічних реакцій38650,43Ітого56145,9Ітого56145,9
5. Розрахунок основних конструктивних розмірів апаратів і вибір матеріалів для його виготовлення
5.1 Вибір реактора
Реактор є апаратом по гідродинамічному режимі близьким до моделі ідеального витіснення. Процес окислення етилену в нерухомому шарі каталізатора (срібло на носії) зазвичай проводиться в трубчастому контактному апараті, причому через трубки, заповнені каталізатором, пропускається реакційна газова суміш, а тепло, що виділяється знімається теплоносієм, що знаходяться в міжтрубномупросторі [1].
5.2 Вибір конструкційного матеріалу
Оксид етилену під впливом різних факторів виявляє схильність до полімеризації, що при швидко йде процесі полімеризації в посудині може створити високий тиск, що приводить до вибуху. Вибухи оксиду етилену відбуваються при недостатньому відводі тепла при взаємодії оксиду етилену з металевим калієм, з деякими хлоридами металів, оксидом алюмінію, сірчаною кислотою, розчинами лугів і іншими реагентами, входять до складу сталей різних марок [1]. Тому в якості конструкційного матеріалу вибираємо хромонікелевої сталі аустенітної структури Х18Н10Т, що містить 18% хрому, 10% нікелю і титан (швидкість корозії її не менш 0,1 мм/рік, коефіцієнт теплопровідності? Ст=16,3 Вт/м * к), причому з цього матеріалу необхідно виготовити все обладнання, що стикається з оксидом етилену: змішувачі, реактор, насоси, котел-утилізатор, абсорбер, десорбер, колону ректифікації, кип'ятильник, теплообмінні апарати, компресори, парціальні конденсатори і трубопровід [8, 10].
5.3 Розрахунок габаритних розмірів реактора синтезу оксиду етилену
- об'ємна частка i-го компонента реакційній суміші,%, об.
- щільність i-го компонента газової суміші в оптимальних умовах, кг/м3
Розглянемо склад, що надходить у реактор суміші:
mе=mе. свіжий + mе. рецикл=58,77 + 29078,61=29137,38 кг/год
17866,08 кг/год
58809,18 кг/год
=55,58%
Щільність компонента суміші в оптимальних умовах дорівнює:
Тоді щільність суміші складе:
Визначимо час перебування реакційної суміші в реакторі:
A=0,3021
-
?=
Визначимо обсяг вільного реакційного простору:
Приймаємо, що довжина трубок реактора дорівнює=15 м, а діаметр 25x2 мм.
Визначимо площа перерізу однієї трубки:
Визначимо обсяг однієї трубки:
Визначимо кількість трубок у апараті:
Приймемо до установки апарат з числом трубок nт=13600 щт і поверхнею теплообміну Fт=14138 м2.
Визначаємо число апаратів:
Приймаються до установки 6 апаратів.
Визначаємо об'ємний потік суміші:
Визначаємо площу перерізу апарату (одного ходу по трубках):
Визначимо фіктивну швидкість потоку реагентів:
Визначимо справжню швидкість потоку реагентів:
коефіцієнт пористості каталізатора, рівний 0,3.
Найбільш поширений спосіб розміщення трубок по сторонах правильних трикутників (так званий шаховий пучок), він найбільш компактний.
=
Приймаємо, що число труб по стороні найбільшого шестикутника a=68 шт, - число труб по діоганалі найменшого шестикутника.
Визначимо відстань між осями труб (крок). Крок приймаємо а залежно від зовнішнього діаметра труб dн і способу їх кріплення. Нехай труби в трубних гратах кріпляться гнуття.
Для зварних труб крок приймається в межах:
t=(1,21,25) dн
t=1,2 dн=1,2 0,025=0,03 м
Визначимо внутрішній діаметр апарату:
D=t (b - 1) +4 dн=0,03 (135-1) + 40,025=4,12 м
Обчислюємо значення внутрішнього діаметра конуса апарату; округляємо до стандартного значення діаметра D=4,2 м
3. Програма мовою QBASIC ...
