2015-06-16
2172
Материальный баланс до реконструкции, при увеличении выработки МТБЭ до 10000т/год
Исходные данные:
Эффективное время работы установки Тэф= 8040 часов
Средняя плотность сырья rср = 540 кг/м3;
Объёмная скорость подачи сырья V0= 1,6 ч;
Производительность установки по продукту 10000 т/год = 1141 кг/ч
Для последующих расчётов принимаем следующий состав ББФ и метанола:
Таблица 2.1 Состав исходного сырья
| Компонент | формула | % масс. | молекулярная масса |
| Метанол | СН3ОН | 99,9 | |
| ББФ в том числе: | 100,03 | ||
| Пропан | С3H8 | ||
| Бутан | С4H10 | 83,86 | |
| i-Бутилен | iС4H8 | 14,17 | |
| Пентан | С5H10 |
Процесс синтеза МТБЭ основан на селективном взаимодействии изобутилена, входящего в состав бутан-бутиленовой фракции, с метанолом на ионитном крупнозернистом формованном катализаторе КИФ-Т при избыточном давлении Рраб.= 13÷14 кгс/см2 и температуре в слоях катализатора t= 40÷900С.
Реакция синтеза МТБЭ из изобутилена и метанола является равновесной, экзотермической и протекает по цепному карбенийионному механизму с выделением 15,7 ккал/моль тепла. Равновесие реакции смещается вправо при повышении давления и снижения температуры.
|
|
|
СН3
iС4Н8 + СН3ОН + Н+А- СН3 – С – О – СН3
СН3
Расчёт для компонентов участвующих в реакции
Для реакции: aA + bB → cC, при известном количестве A (GA):
Подсчитываем массу iС4Н8, необходимого для получения МТБЭ:
GiС4Н8= 
,
где Gмтбэ – производительность установки по МТБЭ, т/год;
Ммтбэ – молекулярная масса МТБЭ, г/моль;
МiС4Н8 – молекулярная масса IС4Н8, г/моль.
Расчёт для веществ входящих в состав МТБЭ
По ТУ 38.103704-90 в составе МТБЭ допускается присутствие компонентов в % масс.: С4Н10 = 0,337; С5Н10 = 1,17; СН3ОН = 0,22
G/(С4H10)= 
= 33,7 т/год
G/(С5H12)= 
= 117,0 т/год
G/(СH3ОН)= 
= 22,0 т/год
Gмтбэ=10000-33,7-117-22 = 9827,3 т/год
GiС4Н8= 
= 6253,74 т/год.
Определяем массу метанола, вступившего в реакцию с изобутиленом в количестве GСН3ОН, т/год;
GСН3ОН= 
,
где М iС4Н8 и МСН3ОН – молекулярная масса компонентов (согласно таблицы 2.1)
G(СН3ОН)= 
= 3573,57 т/год
Находим общее количество компонентов входящих в состав смеси.
Определяем количество iС4Н8 в ББФ, зная что конверсия изобутилена составляет 75%,
G iС4Н8 = 
т/год,
Определяем количество СН3ОН, зная что конверсия метанола составляет 80,66%,
GСН3ОН = 
т/год,
Находим общее количество ББФ поступающей на установку:
GББФ = 
т/год
Определяем количество С3Н8 , С4Н10, С5Н12
G С3Н8= 
т/год
G С4Н10= 
т/год
G С5Н12= 
т/год
Результаты расчётов вносим в таблицу 2.2
Таблица 2.2 Материальный баланс установки
| Наименование | Массовый расход | % масс. | |
| кг/ч | т/год | ||
| 1. Приход: Свежая ББФ | 6714,2 | 58844,88 | 93,0 |
| 2. Приход: Метанол в т.ч. возвратный | 505,5 | 4430,4 | 7,0 |
| Итого: | 7219,7 | 63275,28 | |
| 1. Расход: Отработанная ББФ | 6071,8 | 53214,51 | 84,1 |
| 2. Расход: МТБЭ | 996,32 | 8731,97 | 13,8 |
| 3. Потери: | 151,6 | 1328,8 | 2,1 |
| Итого: | 7219,7 | 63275,28 |
При увеличении подачи ББФ выработка МТБЭ увеличилась на 232 т/год, расход отработанной ББФ увеличился на 700 т/год и увеличились потери на 690 т/год.
|
|
|
Анализы отбора проб показали присутствие МТБЭ, воды и метанола в отработанной ББФ. Анализ работы емкости поз. Е-14, показывает, что увеличился сброс давления на факел при повышении давления в емкости.
Необходимо:
- переконструировать колонну поз. К-5, для исключения содержания МТБЭ в отработанной ББФ;
- переконструировать сепаратор поз. Е-19, для исключения содержания воды в отработанной ББФ;
- переконструировать холодильник поз. Х-8, для регулирования давления в поз. Е-14 температурой после холодильника;
- переконструировать колонну поз. К-6, для исключения содержания метанола в отработанной ББФ.
Материальный баланс после реконструкции
Исходные данные:
Эффективное время работы установки Тэф= 8040 часов
Средняя плотность сырья rср = 540 кг/м3;
Объёмная скорость подачи сырья V0= 1,6 ч;
Производительность установки по продукту 10000 т/год = 1141 кг/ч
Для последующих расчётов принимаем следующий состав ББФ и метанола:
Таблица 2.3 Состав исходного сырья
| Компонент | формула | % масс. | молекулярная масса |
| Метанол | СН3ОН | 99,9 | |
| ББФ в том числе: | 100,03 | ||
| Пропан | С3H8 | ||
| Бутан | С4H10 | 83,86 | |
| i-Бутилен | iС4H8 | 14,17 | |
| Пентан | С5H10 |
Расчёт для компонентов участвующих в реакции
Для реакции: aA + bB → cC, при известном количестве A (GA):
Подсчитываем массу iС4Н8, необходимого для получения МТБЭ:
GiС4Н8= ,
где Gмтбэ – производительность установки по МТБЭ, т/год;
Ммтбэ – молекулярная масса МТБЭ, г/моль;
МiС4Н8 – молекулярная масса IС4Н8, г/моль.
Расчёт для веществ входящих в состав МТБЭ
По ТУ 38.103704-90 в составе МТБЭ допускается присутствие компонентов в % масс.: С4Н10 = 0,337; С5Н10 = 1,17; СН3ОН = 0,22
G/(С4H10)= = 33,7 т/год
G/(С5H12)= = 117,0 т/год
G/(СH3ОН)= = 22,0 т/год
Gмтбэ=10000-33,7-117-22=9827,3 т/год
GiС4Н8= =6253,74т/год.
Определяем массу метанола, вступившего в реакцию с изобутиленом в количестве GСН3ОН, т/год;
GСН3ОН= ,
где М iС4Н8 и МСН3ОН – молекулярная масса компонентов (согласно таблицы 2.3)
G(СН3ОН)= = 3573,57 т/год
Находим общее количество компонентов входящих в состав смеси.
Определяем количество iС4Н8 в ББФ, зная что конверсия изобутилена составляет 75%,
G iС4Н8 = т/год,
Определяем количество СН3ОН, зная что конверсия метанола составляет 80,66%,
GСН3ОН = т/год,
Находим общее количество ББФ поступающей на установку:
GББФ = т/год
Определяем количество С3Н8 , С4Н10, С5Н12
G С3Н8= т/год
G С4Н10= т/год
G С5Н12= т/год
Результаты расчётов вносим в таблицу 2.4
Таблица 2.4 Материальный баланс установки
| Наименование | Массовый расход | % масс. | |
| кг/ч | т/год | ||
| 1. Приход: Свежая ББФ | 6714,2 | 58844,88 | 93,0 |
| 2. Приход: Метанол в т.ч. возвратный | 505,5 | 4430,4 | 7,0 |
| Итого: | 7219,7 | 63275,28 | |
| 1. Расход: Отработанная ББФ | 6006,5 | 52642,28 | 83,2 |
| 2. Расход: МТБЭ | 15,8 | ||
| 3. Потери: | 72,2 | 1,0 | |
| Итого: | 7219,7 | 63275,28 |
Вывод: после реконструкции уменьшились потери на 696 т/год, увеличилась выработка МТБЭ на 1268 т/год, отработанная ББФ соответствует нормам.
