Производство этилена пиролизом этана
Курсовая работа, 09 Мая 2013, автор: пользователь скрыл имя
Краткое описание
Этилен впервые был получен немецким химиком Иоганном Бехером в 1680 году при действии купоросного масла на винный спирт. Вначале его отождествляли с "горючим воздухом", т.е. с водородом. Позднее, в 1795 году этилен подобным же образом получили голландские химики Дейман, Потс-ван-Труствик, Бонд и Лауеренбург и описали под названием "маслородного газа", так как обнаружили способность этилена присоединять хлор с образованием маслянистой жидкости - хлористого этилена ("масло голландских химиков").
Содержание
Введение…………………………………………………………………………………….5
1. Аналитический обзор……………………………………………………………………6
1.1 Теоретические сведения процесса пиролиза………………………………………….6
1.2 Способы получения этилена…………………………………………………………..10
1.2.1 Непрерывный контактный пиролиз во взвешенном слое твердого теплоносителя………………………………………………………………………………10
1.2.2 Непрерывный пиролиз в движущемся слое твердого теплоносителя……………11
1.2.3 Каталитическое гидрирование ацетилена в этилен………………………………..13
1.2.4 Окислительный пиролиз этана……………………………………………………...14
1.2.5 Пиролиз углеводородного сырья в расплавленных средах……………………….16
1.2.6 Пиролиз в присутствии гетерогенных катализаторов и гомогенных инициаторов………………………………………………………………………………..16
1.2.7 Пиролиз в трубчатых печах…………………………………………………………17
2 . Технологическая часть…………………………………………………………………20
2.1 Химизм процесса………………………………………………………………………20
2.2 Описание технологической схемы……………………………………………………20
2.3 Технико-технологические расчёты………………………………………………...…22
2.3.1 Материальный расчет………………………………………………………………..22
2.3.2 Тепловой расчет аппарата…………………………………………………………..28
Список использованных источников…………………………………………………….32
Прикрепленные файлы: 1 файл
этилен мой.doc
— 1.73 Мб (Скачать документ)
Необходимые округления при определении массовых потоков компонентов (в кг/ч) обусловлены точностью расчетов и необходимостью соблюдения закона сохранения масс.
Расчет основных расходных коэффициентов. Для получения 18750 кг/ч 100%-го этилена затрачивается 38812 кг/ч этановой фракции и 15525 кг/ч водяного пара (см. табл. 2.1).
Рассчитываем расходные коэффициенты:
по этановой фракции: 38812 / 18750 = 2,070 кг/кг;
по водяному пару: 15525 / 18750 = 0,828 кг/кг.
Что соответствует показателям эксплуатации промышленных установок.
Образуется дополнительно на 1 т этилена, кг:
пропилена: 1600 / 18,750 = 85,3;
бутадиена -1,3: 663/18,750 = 35,4;
бензола: 294 / 18,750 = 15,7.
2.3.2 Тепловой расчет аппарата
Исходные данные: в трубном пространстве ЗИА охлаждается пирогаз, который содержит: сухого газа – 44090 / (9 × 3600) = 1,361 м3/с; водяного пара – 19156 / (9 × 3600) = 0,591 м3/с. Компонентный состав пирогаза приведен в таблице 2.2; температура пирогаза, °С: на входе – 845; на выходе – 420. Давление пирогаза 0,45 Мпа.
В межтрубное пространство подаем умягченную воду при температуре 323 °С, соответствующей температуре кипения при давлении 12 МПа.
Цель расчета – определение паропроизводительности и тепловой нагрузки (теплового потока) аппарата.
Уравнение теплового баланса аппарата в общем виде:
Ф1 + Ф2 = Ф3 + Ф4 + Фпот,
где Ф1,Ф2,Фз, Ф4 - тепловые потоки поступающего пирогаза, умягченной воды, уходящего пирогаза и получаемого насыщенного водяного пара соответственно, кВт; Фпот - теплопотери в окружающую среду, кВт.
Для определения значений Ф1 и Ф3 рассчитываем средние объемные теплоемкости пирогаза при температуре Т1 = 845 + 273=1118 К и Т3 = 420 + 273 = 693 К соответственно (см. таблицу 2.3).
Объемная теплоемкость водяного пара: при Т1 = 1118 К с = 42,00/22,4 =1,8750 кДж/(м3×К); при Т3 = 693 К с = 37,49/22,4 = 1,6737 кДж/(м3×К).
Тепловой поток пирогаза на входе в ЗИА (поток 6): Ф1 = (1,361 · 3,7634 + 0,591 · 1,8750) · 845 = 5264,46 кВт.
Таблица 2.3 – Расчет средних объемных теплоемкостей
Т1 =1118 К |
Т3=693 К | ||||||||||
Компонент |
φi,,% |
СI, Дж/ /(моль·К) |
СIφi, /(100·22,4), кДж/(м3·К) |
СI, Дж/ /(моль·К) |
СIφi,/(100·22,4), кДж/(м3· К) | ||||||
СН4 |
13,97 |
76,00 |
0,4740 |
57,69 |
0,3598 | ||||||
С2Н2 |
0,25 |
67,85 |
0,0076 |
59,91 |
0,0067 | ||||||
С2Н4 |
34,46 |
100,36 |
1,5439 |
77,67 |
1,1949 | ||||||
С2Н6 |
18,55 |
129,21 |
1,0700 |
99,32 |
0,8225 | ||||||
С3Н6 |
1,94 |
163,55 |
0,1416 |
120,13 |
0,1040 | ||||||
С3Н8 |
0,09 |
186,33 |
0,0075 |
143,98 |
0,0058 | ||||||
С4Н6 |
0,62 |
173,92 |
0,0481 |
139,51 |
0,0386 | ||||||
С4Н8 |
0,14 |
209,32 |
0,0131 |
161,72 |
0,0101 | ||||||
С4Н10 |
0,15 |
241,80 |
0,0162 |
184,10 |
0,0123 | ||||||
С5Н10 |
0,13 |
260,83 |
0,0151 |
199,39 |
0,0116 | ||||||
С6Н6
|
0,19 |
213,92 |
0,0181 |
174,61 |
0,0148
| ||||||
Н2 |
29,14 |
30,96 |
0,4028 |
29,64 |
0,3856 | ||||||
СО |
0,37 |
32,95 |
0,0054 |
31,15 |
0,0051 | ||||||
сумма |
100,00 |
- |
3,7634 |
- |
2,9718 | ||||||
Тепловой поток пирогаза на выходе из ЗИА (поток 7) :
Ф3 = (1,361 · 2,9718 + 0,591 · 1,6737) · 420 = 2114,35 кВт.
Тепловой поток умягченной воды (поток 8):
Ф2 = mх ·1455 кВт,
где mх – массовый расход умягченной воды (паропроизводительность), кг/с; 1455 – удельная энтальпия кипящей воды при р = 12 МПа, кДж/кг.
Общий приход теплоты:
Ф1 + Ф2 = 5264,46 + 1455 mх, кВт.
Принимаем, что теплопотери в окружающую среду составляют 5% от общего прихода теплоты, тогда
Фпот = 0,05· (5264,46 + 1455mх) = 263,22 + 72,75mх кВт.
Тепловой поток насыщенного пара (поток 8):
Ф4 = mх · 2638 кВт,
где 2638 — удельная энтальпия насыщенного пара при р = 12 МПа, кДж/кг.
Паропроизводительность аппарата (поток 10) находят из уравнения теплового баланса:
5264,46 + 1455 mх = 2114,35 + 2638,00 mх + 263,22 + 72,75mх
mх = 2886,89 / 1255,75 = 2,29894 кг/с или 2,29894 · 3600 = 8276 кг/ч.
Таблица 2.4 – Тепловой баланс ЗИА
Приход |
КВт |
% |
Расход |
КВт |
% | ||||||
Тепловой поток поступающего пирогаза |
5264,46 |
61,1 |
Тепловой поток уходящего пирогаза |
2114,35 |
24,6 | ||||||
|
Тепловой поток умягченной воды |
3344,96 |
38,9 |
Тепловой поток получаемого насыщенного водяного пара |
6064,6 |
70,4 | ||||||
Теплопотери в окружающую среду |
430,47 |
5,0 | |||||||||
|
Всего |
8609,42 |
100,00 | |||||||||
Всего |
8609,42 |
100,00 | |||||||||
Потерями воды в процессе парообразования пренебрегают. Уточняют статьи теплового баланса:
Ф2 = 2,29894 · 1455 = 3344,96,75 кВт;
Ф4 = 2,29894 · 2638 = 6064,6 кВт;
Фпот = 263,22 + 72,75 · 2,29894 = 430,47 кВт.
Тепловая нагрузка аппарата:
Фа = Ф4 - Ф2 = 6064,6 - 3344,96 = 2719,64 кВт.
Составляем тепловой баланс ЗИА (таблица 2.4).
Для получения
150000 т/год или 18750 кг/ч 100%-го этилена затрачивается
38812 кг/ч этановой фракции и 15525 кг/ч водяного пара.
В данной работе приведен аналитический обзор литературы по производству этилена пиролизом этана и выявлено, что наиболее распространенным методом является пиролиз с внешним обогревом (гомогенный пиролиз) из-за конструктивной простоты трубчатых печей, удобства эксплуатации, возможности плавного регулирования процесса в достаточно широком диапазоне составов сырья.
Произведен
материальный и тепловой
Список использованных источников
- Клименко А.П. Получение этилена из нефти и газа. – М.: Химия,1962 – 236 с.
- Адельсон С.В., Вишнякова Т.П., Паушкин Я.М. Технология нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1985 – 195 с.
- Мухина Т.Н. Пиролиз углеводородного сырья. – М.: Химия,1987
- Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1988 – 40-43 с.
- Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. – М. : Химия, 1971
- Гутник С.П., Сосонко В.Е., Гутман В.Д. Расчёты по технологии органического синтеза. – М. : Химия, 1988 – 32-54 с.
7) Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию./ Ю.И. Дытнерский. – М.: Химия,1991.
Справочник нефтехимика./ С.К. Огородников. В 2-х т. – Л.: Химия,1978