Таблица 6- Характеристика веществ и готового продукта по токсичности 2 страница

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒

2.6 Материальный расчёт стадии

Gч = * Н_р, кг/ч, (1)

где М – годовая производительность по ОПСБ, т/год;
Тэф – эффективный фонд рабочего времени, ч;

М = 1500 т/г.

Тэф = Ткал * 24 – Тппр, ч, (2)

где Ткал – календарный годовой фонд

Тппр – время планово – предупредительного ремонта, ч;

Ткал = 365;

Тппр = 240 ч;

Тэф = 366 * 24 – 264 = 8520 ч

Gч = кг/ч

Проводим расчет расхода дистиллята G_d и расхода кубового остатка G_w

G_f*x_f = G_d*x_d+ G_w*x_w (3)

0,2745 *176,423 = G_d * 1,0000 + (0,2745*176,423)* G_d

G_d = 176,423

G_w = 642,707 – 176,423 = 465,631

Приход потоков определяются по процентному соотношению согласно регламенту действующего производства.

Найдем количество приходящих компонентов в исходной смеси, дистиллята и кубового остатка исходя из пропорции:

642,707 – 100%

х – 0,08%

= = 176,423

Исходя из пропорции на основании процентного содержания компонентов действующего производства рассчитаем приход исходной смеси:

Приход исходной смеси

Бутиловый спирт
Окись пропилена
Бутиловые эфиры
Вода
Кубовая жидкость
Флотореагент ОПСБ
Дистиллят
Бутиловый спирт
Окись пропилена
Вода
Потери
Окись пропилена Бутиловый спирт Вода

Расход потоков определяется по процентному содержанию согласно регламенту действующего производства

Таблица 5 – Материальный баланс

Приход	Кг/ч	%	Расход	Кг/ч	%
1 Исходная смесь:			1 Флотореагент ОПСБ	176,423
-бутиловый спирт;	464,163	72,22	2 Спирт бутиловый возвратный:
-окись пропилена;	0,8998	0,14	-бутиловый спирт;	463,908	99,63
-бутиловые эфиры моно-, ди-, три- и др.;	176,432	27,45	-окись пропилена;	0,792	0,17
-вода.	1,221	0,19	-вода;	0,931	0,20
			3 Потери:
			- окись пропилена;	0,135	20,60
			- бутиловый спирт;	0,251	38,46
			- вода	0,267	40,94
Итого:	642,707		Итого:	642,707

2.7 Тепловой баланс

Для выполнения расчётов определим температуры кипения и теплоёмкости исходной смеси, дистиллята и кубового остатка.

Температуры кипения в соответствующих точках пересечения имеют следующие значения: для кубового остатка t_w= 205ºC, для исходной смеси t_F=117ºC, для дистиллята t_p=57ºC.

Теплоёмкости флотореагента ОПСБ при 57; 117 и 205ºC соответственно равны 2765; 3205 и 4115 Дж/(кг К); для воды при тех же температурах теплоёмкость практически постоянная и равна 4190 Дж/(кг ˑ К)

Теплоёмкости исходной смеси, дистиллята и кубового остатка, представляющих смесь, определяются по формуле:

c=c₁x₁+c₂x₂+…+c_nx_n, (4)

где c-удельная теплоёмкость, Дж/(кг∙К); x-концентрация жидкой фазы

c_p=2765∙0,37 +4190∙0,02 = 1110,5 Дж/(кг∙К)

c_F=3205∙0,99+4190∙0,02 = 3248 Дж/(кг∙К)

c_w=4115∙1= 4115 Дж/(кг∙К).

Определяем теплоту парообразования (кДж/кг) флегмы при температуре парообразования летучего компонента t:

r_ф=r₁∙x_p+r₂∙(1-x_p), (5)

где r-удельная теплота парообразования Дж/кг

R_ф=1300,9 ∙0,01+2387,5∙(1-0,01)=2493,6 кДж/кг=2493,6∙10³ Дж/кг

Энтальпия пара (Дж/кг), выходящего из колонны определяется по формуле:

I_п=r_ф+c_p∙t, (6)

где I-удельная энтальпия Дж/кг; t-температура ºC

I_п=2493,6∙10³+111,5∙57=8849100 Дж/кг

Потери теплоты принимаем равными 3% от её расхода в кубе.

Расход теплоты в кубе колонны с учётом тепловых потерь:

Q=G_w(c_wt_w–c_Ft_F)+G_D∙Rr_ф+G_D(I_п–c_Ft_F)+Q_пот, (7)

где Q-поверхностное натяжение Н/м.

Q=3,18(4115∙100–3248∙83)+2,3∙1,1∙2493,6∙10³+1,215(8849100-3248∙83)+0,03=17184212,9 Вт

Расход греющего пара в кубе колонны(Вт):

G_гп=Q_нагр/r_гп∙x_гп (8)

G_гп=17184212,9/5518∙10³∙0,37=8,42

Принимая повышение температуры на 20ºC, определяем расход высококипящего компонента:

А) в дефлегматоре:

Gʹ=G_D(1+R)∙r_ф/(c_w∙20) (9)

Gʹ=2,3(1+1,1)∙2493,6∙10³/(4190∙20)=143,72 кг/с

Б) в холодильнике дистиллята:

Gʹʹ=GD∙(t–t_конд.)∙c_w/(c_w∙20) (10)

Gʹʹ=2,3(57-27)∙1110,5/(4190∙20)=0,91 кг/с

В) в холодильнике кубового остатка:

Gʹʹʹ=Gw∙(tw –tконд)∙сw/(cw∙20) (11)

Gʹʹʹ=3,18(99-27)∙4115/(4190∙20)=11,24 кг/с

Г) общий расход труднолетучего компонента равен:

Gв = Gʹ+ Gʹʹ+ Gʹʹʹ (12)

Gв= 143,71 + 0,91 + 11,24 = 155,86 кг/с

2.3 Конструктивный расчёт

Определение объемов пара и жидкости, проходящих через колонну массовые концентрации жидкостей и паров в колонне. Сначала определим мольные массы жидкостей и паров, средние мольные и массовые концентрации жидкостей и паров в колонне.

Средний мольный состав жидкости:

А) в верхней части колонны:

xср.в=(х_p+x_F)/2 (13)

xср.в =(0,91 + 0,18)/2=0,545

Б) в нижней части:

xср.н=(x_W+x_F)/2 (14)

xср.н=(0,01+0,18)/2=0,095

Средний массовый состав жидкости:

А) в верхней части колонны:

x¯ср.в=(x¯_p+x¯_F)/2 (15)

x¯_ср.в=(0,018+0,28)/2=0,149

Б) в нижней части колонны:

x¯_ср.н=( x¯_w + x¯_F)/2 (16)

x¯ср.н=(0,018+0,28)/2=0,149

Средняя мольная масса жидкости (кг/кмоль):

А) в верхней части колонны:

М_в=М_нк∙x_ср.в+М_вк∙(1-x_ср.в), (17)

где М_нк, М_вк-молярные массы низкокипящего и высококипящего компонента

М_в=32∙0,545+18∙(1-0,545)=25,63 кг/кмоль

Б) в нижней части колонны:

М_н=М_нк∙x_ср.н+М_вк(1-x_ср.н) (18)

М_н=32∙0,095+18∙(1-0,095)=19,33 кг/кмоль

Мольная масса (кг/моль):

А) дистиллят:

M_P=M_нк∙x_p+M_вк(1-x_p) (19)

M_P=32∙0,91+18∙(1-0,91)=30,74 кг/кмоль

Б) исходной смеси:

M_F=M_нк∙x_F+M_вк(1-x_F) (20)

M_F=32∙0,18+18∙(1-0,18)=20,52 кг/кмоль

В) кубового остатка:

M_W=M_нк∙x_w+M_вк(1-x_w) (21)

M_W=32∙0,01+18∙(1-0,01)=18,12 кг/кмоль

Средний мольный состав паров:

А) в верхней части колонны:

y_ср.в=(y_p+y_F)/2, (22)

где y-концентрация паровой фазы.

y_ср.в=(0,91+0,57)/2=0,74

Б) в нижней части колонны:

y_ср.н=(y_W+y_F)/2 (23)

y_ср.н=(0,01+0,57)/2=0,29

Средняя мольная масса паров(кг/кмоль):

А) в верхней части колонны:

М_{в пара}=М_нк∙y_ср.в+М_вк(1-y_ср.в) (24)

М_{в пара}=32∙0,74+18(1-0,74)=28,34 кг/кмоль

Б) в нижней части колонны:

М_{н пара}=М_нк∙y_ср.н+М_вк(1-y_ср.н) (25)

М_{н пара}=32∙0.29+18(1-0,29)=22,06 кг/кмоль

Средняя плотность жидкости(кг/м³):

А) в верхней части колонны:

ρ_в=ρ_нк∙x¯_ср.в+ρ_вк(1-x¯_ср.в), (26)

где ρ-плотность кг/м³

ρ_в=743,6∙0,615+977∙(1-0,615)=833,5 кг/м³

Б) в нижней части колонны:

ρ_н=ρ_нк∙x¯_ср.н+ρ_вк∙(1-x¯_ср.н) (27)

ρ_н=743,6∙0,149+977∙(1-0,149)=942,2 кг/м³,

Плотности высококипящего и низкокипящего компонента в формуле 29 смотрят при средней температуре ºC определённой по формуле:

t_ср.в=(t_p+t_F)/2 , (28)

где t-температура ºC

t_ср.в=(64+83)/2=73,5ºC

Плотности высококипящего и низкокипящего компонента в формуле 30 смотрят при средней температуре ºC определённой по формуле:

t_ср.н=(t_w+t_p)/2 (29)

t_ср.н=(98+83)/2=90,5ºC

Средняя плотность пара(кг/м³):

А) в верхней части колонны:

ρ_ср.в.п.=(М_{в пара}/22,4)∙(273/(273+t_ср.в)), (30)

где ρ-плотность кг/м³

ρ_ср.в.п=(28,34/22,4)∙(273/(273+73,5))=0,9954 кг/м³

Б) в нижней части колонны:

ρ_ср.н.п.=(М_{н пара}/22,4)∙(273/(273+t_ср.н)) (31)

ρ_ср.н.п.=(22,06/22,4)∙(273/(273+90,5))=0,735 кг/м³

Массовый расход жидкости(кг/с):

А) в верхней части:

L_в=G_D∙R∙M_в/M_p, (32)

где L-расход жидкой фазы кг/с.

L_в=1,827∙1,1∙28,34/30,74=1,8 кг/с

Б) в нижней части:

L_н=G_p∙R∙M_н/M_p+G_F∙M_н/M_F (33)

L_н=1,827∙1,1∙22,06/30,74+6,5∙22,06/20,52=8,4кг/с

Массовый поток пара:

А) в верхней части колонны:

G_в=G_p∙(R+1)∙M_пара/M_p (34)

G_в=1,827∙(1,1+1)∙28,34/30,74=3,54 кг/с

Б) в нижней части колонны:

G_н=G_p∙(R+1)∙M_{н пара}/M_p (35)

G_н=1,827∙(1,1+1)∙22,06/30,74=2,7 кг/с

2.8 Технологический расчет

Предельно допустимая скорость паров (м/с) в колонне определяется:

А) в верхней части:

w_в.пр.=0,05 , (36)

где w-скорость потока (м/с)

w_в.пр.=0,05 м/с

Б) в нижней части:

w_н.пр.= (37)

w_н.пр.=0,05

Рабочая скорость паров в верхней и нижней части колонны соответственно равна:

w_р.в.=w_в.пр.∙0,85 (38)

w_р.в.=1,44∙0,85=1,22 м/с

w_р.н.=w_н.пр.∙0,85 (39)

w_р.н.=1,79∙0,85=1,52 м/с

Ориентировочный диаметр верхней и нижней части колонны:

А) в верхней части:

D_в= (40)

D_в= м

Б)в нижней части:

D_н= (41)

D_н=

Определяем средний диаметр (м):

D_ср=(D_в+D_н)/2 (42)

D_ср=(1,52+1,68)/2=1,6 м

Принимаем стандартную колонну. При этом действии рабочая скорость пара (м/с) при средней скорости паров:

w_ср=(w_р.в+w_р.н)/2 (43)

w_ср=(1,22+1,52)/2=1,37 м/с

w_р=w_ср(D_ср/D_гост)² (444)

w_р=1,37∙(1,6/2)²=1,302 м/с

Согласно стандарту выбираем тарелки.

Скорость пара (м/с) в рабочем сечении тарелки определяется по формуле:

w_г=w_р , (45)

где S_т-рабочее сечение тарелки.

w_г=1,302∙ =1,95 м/с

2.9 Механический расчёт оборудования

Для этого необходимо посчитать число действительных тарелок:

n=n_т/ɳ, (46)

где n_т-число теоретических тарелок; ɳ-к.п.д. тарелок определяют по опытным данным и находим в пределах 0,3÷0,8.

n=10/0,5=20

Для выбора значения к.п.д. тарелки воспользуемся графиком зависимости к.п.д. от произведения относительной летучести ɑ на вязкость μ перегоняемой смеси. Относительная летучесть ɑ определяется по формуле: ɑ=P_А/P_В, динамический коэффициент вязкости-по формуле:

lg =x₁ lgμ₁+ lgμ₂+…+x_n lgμ_n (47)

Смесь в нижней части колонны:

t_w=98ºC; =0,25∙10^-3 Па∙с; =2260 мм.рт.ст.;

=0,35∙10^-3 Па∙с; =725 мм.рт.ст; ɑ₁=2260/725=3,12;

lg =0,01∙lg0,25∙10^-3+(1-0,01)lg0,35∙10^-3

=0,349∙10^-3Па∙с;

При ɑμ=3,12∙0,349∙10^-3=1,089∙10^-3 имеем: =0,40

Исходная смесь:

t_F=83ºC; =0,27∙10^-3 Па∙с; =1356 мм.рт.ст.;

=0,32∙10^-3 Па∙с; =397 мм.рт.ст; ɑ₂=1356/397=3,42;

lg =0,18∙lg0,27∙10^-3+(1-0,18)lg0,32∙10^-3

=0,31∙10^-3Па∙с;

При ɑμ=3,42∙0,31∙10^-3=1,0602∙10^-3= имеем: =0,63

Смесь в верхней части колонны:

t_p=64ºC; =0,33∙10^-3 Па∙с; =698 мм.рт.ст.;

=0,45∙10^-3 Па∙с; =163 мм.рт.ст; ɑ₃=698/163=4,28;

lg =0,91∙lg0,33∙10^-3+(1-0,91)lg0,45∙10^-3

=0,339∙10^-3Па∙с;

При ɑμ=4,28∙0,339∙10^-3=1,45∙10^-3= имеем: =0,43

Средний к.п.д. тарелки:

ɳ_ср=(ɳ₁+ɳ₂+ɳ₃)/3 (48)

ɳ_ср=(0,40+0,63+0,43)/3=0,49

Действительное число тарелок определяем по формуле:

N_д=n/ɳ_ср (49)

N_д=10/0,41=24,4

Принимаем 20 тарелок, из которых 17-в верхней части колонны, а 7-в нижней.

Питающей является седьмая тарелка снизу.

Для колонных аппаратов диаметром 1200 мм расстояние между тарелками будем считать равным 400 мм. Принимаем расстояние от верхней тарелки до крышки колонны h₁=2360 мм и от нижней тарелки до днища h₂=2400 мм.

Высота колонны рассчитывается по формуле:

Н_к=(n-1)∙r+h₁+h₂ (50)

Н_к=(20-1)∙0,04+2,36+2,4=14,20 м

3 Безопасность производства. Охрана труда

3.1 Характеристика веществ и готового продукта по токсичности

Таблица 6- Характеристика веществ и готового продукта по токсичности

Наименование веществ и материалов	ПДК мг/м³	t⁰ воспламенения, ⁰С	t⁰ самовоспла- менения, ⁰С	Воздействие на организм
Окись пропилена		-18		При вдыхании ощущение стеснения в груди, раздражение слизистых, позднее резкая головная боль, слабость, понос, бессознательное состояние
Бутиловый спирт				Пары вызывают раздражение глаз и слизистых оболочек дыхательных путей. При попадании на кожу вызывает раздражение
Едкий натр	0,5	-	-	При попадании на кожу вызывает ожоги, при длительном воздействии может вызывать язвы. Сильно действует на слизистые оболочки, опасно попадание едкого в глаза.
Флотоореагент ОПСБ	-			Вследствие низкой летучести острое отравление парами мало вероятно, при длительном вдыхании возможна хроническая интоксикация. При попадании внутрь организма действует преимущественно на центральную нервную систему, печень, почки. На кожу и глаза оказывает слабое раздражающее действие, проникает через неповрежденную кожу.

3.2 Мероприятия по технике безопасности

На стадии получения флотореагента ОПСБ вводится следующая сетка безопасности: «Умеренная опасность». В качестве защиты работающего персонала выдаются следующие средства индивидуальной защиты: костюм для защиты от растворов кислот и щелочей (штаны, куртка), фартук из полимерных материалов, ботинки кожаные, сапоги резиновые, перчатки для защиты от растворов кислот и щелочей, перчатки из полимерных материалов, каска, подшлемник под каску, очки защитные.

⇐ Предыдущая 123 4 5 Следующая ⇒