Соответствующий путь расчёта указывается в теле программы.
Однако здесь следует иметь в виду, что когда целевыми продуктами являются три-, тетра-, пента- или гексамеры пропилена, а димерная фракция не является целевой , то она может быть возвращена на олигомеризацию с целью увеличения выхода упомянутых более высокомолекулярных целевых продуктов. В этом случае по той же программе необходим повторный расчет состава продуктов реакции с учётом на входе в реактор того количества упомянутых димеров, которые образовались в процессе синтеза. Количество их установлено в расчетах при использовании варианта 1 программы. В программе вариант № 2 расчета предусматривает схему олигомеризации с рециклом димеров. Эту операцию необходимо повторять до тех пор, пока количество димера в реакционной массе не станет равным количеству его на входе в реактор, после чего принимается, что установка вышла на работу в стационарном режиме.
3. Последовательность обработки расчетных данных.
Анализ рассчитанных величин компонентов реакционной смеси процесса олигомеризации следует начинать с оценки его по спользованному свежему сырью ( по пропилену). Цель анализа – убедиться в соблюдении баланса по сырью ( пропилену ) в полученных по вариантам 1 или 2 распечатках программ.
Расчет проводится по следующей формуле:
y0 =y1 + 2y2 + 3y3 + 4y4 +5y5 + 6y6 + 7y7 ( моль/л ).
Здесь – у0 –исходное количество пропилена,
у1 – количество неконвертированного пропилена,
у2 – количество образовавшегося димера,
у3 – количество образовавшегося триммера,
у4 – количество образовавшегося тетрамера,
у5 – количество образовавшегося пентамера,
у6 - количество образовавшегося гексамера,
у7 – количество образовавшегося гептамера.
При соблюдении баланса ( небольшое расхождение цифр может объясняться образованием в процессе более высокомолекулярных продуктов ( октамер и выше ), количество которых как правило незначительно, вследствие чего и не учитывается в расчётах. Это позволяет приступить к следующему этапу расчета, задача которого – определение основных технологических параметров процесса и выявление тех, которые позволяют получать целевой продукт с удовлетворительной селективностью и конверсией сырья, к составлению поточной и технологической схем процесса.
4. Определение основных технологических параметров процесса,
составление поточной и технологической схем процесса.
Последующая обработка данных описанного выше расчёта позволяет оценивать величины конверсии сырья и селективности процесса во всем исследованном интервале исходных параметров (температуры, давления, продолжительности реакции):
Конверсия пропилена ( моль.доли) К = у1,i//y0 .
Селективность по пропилену в расчете на образование того или иного продукта ( моль.доли) К = niy1,i//(y0 - у1,i),
Где ni – стехиометрический коэффициент уравнения образования компонента смеси продуктов реакции олигомеризации.
По вычисленным значениям конверсии сырья и селективности его за- трат на получение целевого продукта строятся графики зависимости первых от продолжительности процесса.
Далее, оценивая полученные результаты, принимается решение о тех условиях, в которых должен быть реализован процесс.
После этого составляются поточная и технологическая схемы и материальный баланс процесса с учетом выявленных оптимальных условий и заданного значения производительности ( по сырью или по целевому про- дукту ).
5. Расчет теплового эффекта реакции.
Тепловой эффект и теплота реакции определяются для условий, принятых для работы установки. Расчет реализуется по закону Гесса. Необходимые для этого величины теплот образования, теплоёмкостей продуктов реакций находят в соответствующей справочной литературе или вычисляют известными методами.
6. Расчет поверхности охлаждения изотермического реактора
и расхода хладоагента.
С учётом полученных данных, исходя из определённой величины теплоты реакции, вычисляют расход хладоагента, необходимый для съёма этого количества тепла и удержания процесса в рамках изотермического режима.
7. Литература.
1. С.В.Адельсон, Т.П.Вишнякова, Я.М. Паушкин. Технология нефтехи-мического синтеза. Изд.2-е, Химия, М. 1985, 608 стр.
2. Высшие олефины. Производство и применение. Под ред. М.А. Далина.
Химия, Л. 1984,264 стр.
3. А.И. Скобло, Ю.К. Молоканов, А.И. Владимиров, В.А. Щелкунов. Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехимии. Изд. 3-е, Недра-Бизнесцентр, М., 2000. 677 стр.
4. М.М. Викторов. Методы вычисления физико-химических величин и прикладные расчёты. Химия, Л. 1997. 360 стр.
5. А.С. Казанская,В.А. Скобло. Расчёты химических равновесий. Справ. табл. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, М. 1998. 76 стр.
6. И.С. Паниди, Л.И. Толстых. Химическая технология органических веществ. Лабораторный практикум. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина ( рукопись, кафедра ТХВ), М. 2010. 186 стр.
Приложение.
Условия проведения процесса олигомеризации пропилена.
Температура 1880С , давление 6.0 МПа.
Процесс реализуется без рециркуляции димерной фракции.
Время, пропилен, Димер, Тример, Тетрамер, Пентамер, Гексамер, Гептамер,
сек. моль/л моль/л моль/л моль/л моль/л моль/л моль/л
0.00 1.6170 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
5.00 1.4519 0.0476 0.0171 0.0029 0.0014 0.0000 0.0000
10.00 1.2487 0.0685 0.0406 0.0167 0.0059 0.0017 0.0005
15.00 1.0442 0.0744 0.0567 0.0323 0.0147 0.0056 0.0025
20.00 0.8598 0.0733 0.0652 0.0446 0.0245 0.0113 0.0066
25.00 0.7032 0.0691 0.0687 0.0531 0.0332 0.0174 0.0124
30.00 0.5744 0.0641 0.0694 0.0585 0.0401 0.0230 0.0191
35.00 0.4701 0.0591 0.0685 0.0617 0.0453 0.0279 0.0261
40.00 0.3861 0.0545 0.0670 0.0635 0.0491 0.0319 0.0328
45.00 0.3183 0.0505 0.0652 0.0645 0.0519 0.0352 0.0391
50.00 0.2636 0.0470 0.0634 0.0649 0.0540 0.0379 0.0447
55.00 0.2191 0.0440 0.0617 0.0650 0.0555 0.0400 0.0497
60.00 0.1825 0.0415 0.0601 0.0649 0.0567 0.0417 0.0539
65.00 0.1530 0.0393 0.0588 0.0647 0.0575 0.0431 0.0577
70.00 0.1285 0.0375 0.0576 0.0644 0.0582 0.0442 0.0610