Результаты расчета ХТС - Анализ способов получения глиоксаля и технологических схем окисления одноатомных спиртов

Условия, при которых протекает процесс получения глиоксаля на серебряном катализаторе, сведены в таблице 2.2. Таблица 2.2 содержит следующие данные:

    - температура (оС); - мольный расход (кмоль/ч); - массовый расход (кг/ч); - мольная энтальпия (кДж/кмоль); - мольная энтропия (кДж/кмоль- оС); - теплосодержание (кДж/ч).

При взаимодействии этиленгликоля с кислородом образуется глиоксаль. Процесс реализуется при температуре 600 оС.

Физико-химические и теплофизические свойства исходных, промежуточных и готовых продуктов указаны в таблице 2.3. Получены следующие свойства потоков:

    - молекулярный вес (г/моль); - плотность (кг/м3); - энтальпия (кДж/кг); - энтропия (кДж/кг-оС); - теплоемкость (кДж/кг-оС); - теплопроводность (В/м-К); - вязкость (сПз); - кинематическая вязкость (сСт); - низшая теплота сгорания (кДж/кг); - теплота испарения (кДж/кг); - Ср/СV; - действительный объемный расход (м3/ч).

Материальный баланс сведен в таблицу 2.4. Для каждого потока указывается его состав, расход в кг/час и м3/час.

В результате получен водный раствор глиоксаля следующего состава:

Операция баланс BAL - 1 предназначена для выполнения различного рода тепловых и материальных балансов. Для операции должны быть заданы имена входных и выходных потоков. Баланс BAL - 1 имеет пять типов операций:

    - мольный; - массовый; - тепловой; - мольный и тепловой; - общий.

В технологической схеме производства глиоксаля на рисунке 2.4 использовалась следующая операция баланса - массовый баланс. Эта операция рассчитывает общий массовый баланс. Были заданы составы и расходы всех входящих и выходящих потоков, кроме потока 13 (на факел). Операция массовый баланс рассчитала неизвестный расход потока 13 (таблица 2.4).

На рисунке 2.4 поток 14 (газ в рецикл) возвращается на вход системы, для этого требуется операция рецикл RCY - 1. Рецикл RCY - 1 представляет собой теоретический блок, который вставляется в технологический поток. Поток 14, входящий в рецикл, называется рассчитываемым рецикловым потоком (он рассчитывается в технологической схеме), а поток 2, выходящий из рецикла, называется задаваемым рецикловым потоком, его значение определяется операцией рецикл RCY - 1. Процесс расчета рецикла состоит из нескольких шагов, которые были описаны выше.

Таблица 2.1 - Состав водного раствора глиоксаля

Наименование компонентов

Кг/час

% масс

ЭГ

0.99

0.81

Вода

79.43

64.53

Глиоксаль

42.66

34.66

Итого

123.08

100.0

Таблица 2.2 - Условия технологической схемы парофазного окисления этиленгликоля в глиоксаль

№ и название потоков

1

2

3

4

5

6

7

Очищенный

Воздух

Отработ.

Газ

Смесь

Воздух

ЭГ

СВ

Смесь

Нагретая

Смесь

Температура, оС

25.0

25.0

25.0

25.0

25.0

14.63

200.0

Мольный расход, кмоль/ч

4.148

7.910

12.06

12.06

3.581

15.64

15.64

Массовый расход, кг/ч

119.7

225.7

345.3

345.3

100.0

445.3

445.3

Мольная энтальпия, кДж/кмоль

-8.072

-1.273-104

-8355

-8355

-3.234-105

-8.049-104

-6.321-104

Мольная энтропия, кДж/кмоль-оС

155.8

150.1

152.8

152.8

8.184

119.8

168.8

Теплосодержание, кДж/ч

-33.46

-1.007-105

-1.007-105

-1.007-105

-1.158-106

-1.259-106

-9.885-105

Температура, оС

600.0

600.0

137.5

25.0

25.0

25.0

25.0

Мольный расход, кмоль/ч

16.46

-

16.46

11.30

5.160

3.386

7.910

Массовый расход, кг/ч

445.3

-

445.3

322.3

123.1

96.60

225.7

Мольная энтальпия, кДж/кмоль

-6.309-104

-6.309-104

-7.952-104

-1.272-104

-2.797-105

-1.272-104

-1.272-104

Мольная энтропия, кДж/кмоль-оС

202.1

202.1

175.5

150.1

62.06

150.1

150.1

Теплосодержание, кДж/ч

-1.038-106

-

-1.308-106

-1.436-105

-1.443-106

-4.305-104

-1.006-105

Таблица 2.3 - Свойства потоков технологической схемы парофазного окисления этиленгликоля в глиоксаль

№ и название потоков

1

2

3

4

5

6

7

Очищенный

Воздух

Отработан.

Газ

Смесь

Воздух

ЭГ

СВ смесь

Нагретая

Смесь

Молекулярный вес, г/моль

28.85

28.53

28.64

28.64

27.93

28.48

28.48

Плотность, кг/м3

1.164

1.152

1.156

1.156

1069

1.524

0.7244

Энтальпия, кДж/кг

-0.2796

-446.3

-291.7

-291.7

-1.158-104

-2827

-2220

Энтропия, кДж/кг-оС

5.401

5.263

5.337

5.337

0.2931

4.208

5.928

Теплоемкость, кДж/кг- оС

1.013

1.034

1.027

1.027

3.421

1.542

1.297

Теплопроводность, В/м-К

2.594 -10-2

2.548 -10-2

2.564 -10-2

2.564 -10-2

0.5228

-

3.597 -10-2

Вязкость, сПз

1.883 -10-2

1.830 -10-2

1.848 -10-2

1.848 -10-2

2.791

-

2.290 -10-2

Кинематическая вязкость, сСт

16.17

15.89

15.99

15.99

2.612

-

31.61

Низшая теплота сгорания, кДж/кг

-

-

-

-

1.335 -104

2998

2998

Теплота испарения, кДж/кг

206.1

280.9

273.6

273.6

1693

1009

1009

Ср/СV

1.401

1.396

1.397

1.397

1.117

1.175

1.292

Действ. об. расход, м3/ч

102.8

196.0

298.7

298.7

9.359 -10-2

292.3

614.8

Молекулярный вес, г/моль

27.06

27.06

27.06

28.53

23.85

28.53

28.53

Плотность, кг/м3

0.3727

0.3727

0.7938

1.152

1047

1.152

1.152

Энтальпия, кДж/кг

-2331

-2331

-2938

-445.7

-1.173-104

-445.7

-445.7

Энтропия, кДж/кг-оС

7.467

7.467

6.485

5.263

2.602

5.263

5.263

Теплоемкость, кДж/кг- оС

1.397

1.397

1.222

1.034

3.336

1.034

1.034

Теплопроводность, В/м-К

6.241 -10-2

8.853 -10-2

3.075 -10-2

2.548 -10-2

0.4160

2.548 -10-2

2.548 -10-2

Вязкость, сПз

3.424 -10-2

3.310 -10-3

1.901 -10-2

1.830 -10-2

1.564

1.830 -10-2

1.830 -10-2

Кинематическая вязкость, сСт

91.85

8.881

23.94

15.89

1.494

15.89

15.89

Низшая теплота сгорания, кДж/кг

1351

1351

1351

-

4890

-

-

Теплота испарения, кДж/кг

1098

1098

1098

280.8

1804

280.8

280.8

Ср/СV

1.282

1.282

1.340

1.396

1.190

1.396

1.396

Действ. об. расход, м3/ч

1195

-

561.0

279.9

0.1176

83.89

196.0

Таблица 2.4 - Материальный баланс технологической схемы парофазного окисления этиленгликоля в глиоксаль

Наименование

Компонентов

Поток № 1 - Очищенный воздух

Поток № 2 - Отработанный газ

Кг/час

% масс.

М3/час

% об.

Кг/час

% масс.

М3/час

% об.

ЭГ

-

-

-

-

-

-

-

-

Азот

91.80

76.71

0.114

82.29

214.42

95.02

0.266

95.12

Кислород

27.88

23.29

0.024

17.71

-

-

-

-

Вода

-

-

-

-

-

-

-

-

Глиоксаль

-

-

-

-

-

-

-

-

СО2

-

-

-

-

11.25

4.98

0.014

4.88

Итого

119.68

100.0

0.138

100.0

225.67

100.0

0.280

100.0

Наименование

Компонентов

Поток № 4 - Воздух

Поток № 5- Этиленгликоль

Кг/час

% масс.

М3/час

% об.

Кг/час

% масс.

М3/час

% об.

ЭГ

-

-

-

-

50.0

50.0

0.045

47.33

Азот

306.22

88.67

0.380

90.88

-

-

-

-

Кислород

27.88

8.07

0.025

5.86

-

-

-

-

Вода

-

-

-

-

50.0

50.0

0.050

52.67

Глиоксаль

-

-

-

-

-

-

-

-

СО2

11.25

3.26

0.014

3.26

-

-

-

-

Итого

345.35

100.0

0.418

100.0

100.0

100.0

0.095

100.0

Наименование

Компонентов

Поток № 7 - Нагретая смесь

Поток № 8 - Контактный газ

Кг/час

% масс.

М3/час

% об.

Кг/час

% масс.

М3/час

% об.

ЭГ

50.0

11.23

0.045

8.78

0.99

0.22

0.001

0.17

Азот

306.22

68.76

0.380

74.03

306.22

68.76

0.380

73.47

Кислород

27.88

6.26

0.024

4.78

-

-

-

-

Вода

50.0

11.23

0.05

9.77

79.43

17.83

0.080

15.40

Глиоксаль

-

-

-

-

42.66

9.58

0.037

7.20

СО2

11.25

2.53

0.014

2.66

16.04

3.60

0.019

3.76

Итого

445.35

100.0

0.513

100.0

445.34

100.0

0.517

100.0

Наименование

Компонентов

Поток № 12 - Глиоксаль

Поток № 13 - На факел

Кг/час

% масс.

М3/час

% об.

Кг/час

% масс.

М3/час

% об.

ЭГ

0.99

0.81

0.001

0.76

-

-

-

-

Азот

-

-

-

-

91.79

95.02

0.114

95.13

Кислород

-

-

-

-

-

-

-

-

Вода

79.43

64.53

0.08

67.62

-

-

-

-

Глиоксаль

42.66

34.66

0.037

31.62

-

-

-

-

СО2

-

-

-

-

4.81

4.98

0.006

4.87

Итого

123.08

100.0

0.118

100.0

96.60

100.0

0.120

100.0

Похожие статьи




Результаты расчета ХТС - Анализ способов получения глиоксаля и технологических схем окисления одноатомных спиртов

Предыдущая | Следующая