| Компонент | Содержание, доли масс. | Количество, кг/час. |
| Метанол | X10(5) | G10(5) |
| Вода | X10(6) | G10(6) |
| Всего | 1,0000 | G10 |
В дальнейшем учитываем следующее:
G11 = Z * G1, кг/час (19)
G12 = G9 - G11, кг/час (20)
Х9(0) = Х11(i) = Х12(i), доли масс. (21)
Тогда составы соответствующих потоков (G11 и G12) могут быть представлены в соответствующих таблицах.
Состав рециркулирующей углеводородной фракции. Таблица 3.3.9.
| Компонент | Содержание, доли масс. | Количество, кг/час. |
| Изобутилен | X11(1) | G11(1) |
| Н- бутилены | X11(2) | G11(2) |
| Изобутан | X11(3) | G11(3) |
| Н- бутан | X11(4) | G11(4) |
| Всего | 1,0000 | G11 |
Таблица 3.3.10.
Состав отработанной углеводородной фракции, выводимой с установки.
| Компонент | Содержание, доли масс. | Количество, кг/час. |
| Изобутилен | X12(1) | G12(1) |
| Н- бутилены | X12(2) | G12(2) |
| Изобутан | X12(3) | G12(3) |
| Н- бутан | X12(4) | G12(4) |
| Всего | 1,0000 | G12 |
Поток G10, количество которого, как и его составных частей, приведены в табл.3.3.8., в аппарате 4 делится на два потока: метанол (G13) и воду (GG8).
При этом следует учитывать, что
G13 = G10(5), кг/час (22)
G8 = G10(6), кг/час (23)
По экологическим и экономическим соображениям метанол не может быть выведен с установки, вследствие чего он целиком направляется на рециркуляцию и смешивается со свежим метанолом (G3).
То же самое относится и к водному конденсату, который контактировал с ядом (метанолом). По этой причине конденсат не может быть выведен с установки, вследствие чего он также направляется на рециркуляцию и после охлаждения снова используется для извлечения метанола из углеводород-метанольной фракции в аппарате 3.
Отсюда количество свежего метанола, поступающего на установку, составляет:
G3(5) = G4(5) - G13, кг/час. (24)
Учитывая принятое ранее допущение, что вода приходит в реактор со
свежим метанолом, можем записать, что
G4(6) = G3(6), кг/час (25)
Тогда состав потока G3 может быть записан следующим образом:
Состав свежего метанола, поступающего на установку. Таблица 3.3.11.
| Компонент | Содержание, доли масс. | Количество, кг/час. |
| Метанол | X3(5) | G3(5) |
| Вода | X3(6) | G3(6) |
| Всего | 1,0000 | G3 |
Расчет материальных потоков процесса производства МТБЭ с применением реактора адиабатического типа проводится на ЭВМ по программе, выполненной на языке Паскаль.
Результаты расчёта содержат количества и состав всех 13 потоков, указанных на рис.2.1.
По полученным данным необходимо определить:
-расходные показатели процесса по углеводородной фракции и метанолу;
-количество отработанной углеводородной фракции С4 в расчёте на 1 т производимого МТБЭ.
4. Расчет теплового эффекта и теплоты реакции.
Расчёт теплового эффекта и теплоты реакции в процессе производства МТБЭ проводится с применением программы для работы на ЭВМ. Для этих целей пользуются величинами теплот образования исходных и конечных продуктов, приведённых в соответствующей справочной литературе.
В результате расчёта определяется как общее количество тепла, выделяющегося в процессе (теплота реакции — QR, кДж/час), так и его удельные значения (тепловой эффект реакции — QUG, кДж/кг и QUM, кДж/моль изобутилена). Последние сравниваются с соответствующими данными, опубликованными в литературе.
5. Расчёт температуры реакционного потока на входе в реактор.
Использованием вычисленного значения теплоты реакции составляется тепловой баланс исследуемого процесса и решается относительно температуры входа реакционного потока. При этом температура на выходе из реактора принимается не выше 75 град. Цельсия. При необходимости к расчету можно принимать и реакционный блок из двух аппаратов, в которых должна быть общая конверсия, равная заданной. В этом случае регулировка режима процесса достигается разумным сочетанием температур на входе и выходе потоков из реактора и конверсии изобутилена в нём.
6. Литература.
1. Голубева И.А., Толстых Л.И. Основы технологии нефтехимического синтеза и производство присадок. Учебное пособие, М. ГАНГ им. И.М Губкина, 1996.- 116 с.
2. Трофимов В.А. Производство метил-трет.алкиловых эфиров. Химия и технология топлив и масел, 1994, № 6.
3. Бойко Ю.А., Баклашов К.В. Производство экологически чистой высокооктановой добавки к бензину. Химия и технология топлив и масел, 2002, № 3, с. 15 — 17.
4. Скобло А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехимии. - М. Недра-Бизнесцентр, 2000, Изд. 3-е, перераб. и доп., 677 с.
5. Викторов М.М. Методы вычисления физико-химических величин и прикладные расчёты. Л. Химия, 1997. - 360 с.
6. Казанская А.С., Скобло В.А. Расчеты химических равновесий. Справ.Табл., М. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 1998, 76 с.
Приложение 1.
Исходные данные для расчета установки производства МТБЭ.
| Показатель процесса | Варианты заданий | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| G, тыс. т./год. | 70,0 | 72,0 | 78,0 | 80,0 | 76,0 | 72,0 | 83,0 | 77,0 |
| x1(1), доли масс. | 0,432 | 0,328 | 0,285 | 0,180 | 0,200 | 0,305 | 0,402 | 0,162 |
| x1(1), доли масс. | 0,268 | 0,302 | 0,375 | 0,420 | 0,355 | 0,340 | 0,274 | 0,298 |
| x1(1), доли масс. | 0,095 | 0,170 | 0,145 | 0,225 | 0,235 | 0,165 | 0,122 | 0,243 |
| x1(1), доли масс. | 0,205 | 0,200 | 0,195 | 0,175 | 0,210 | 0,190 | 0,202 | 0,297 |
| x1(1), доли масс. | 0,970 | 0,960 | 0,965 | 0,980 | 0,985 | 0,974 | 0,968 | 0,973 |
| al, доли масс. | 0,980 | 0,985 | 0,982 | 0,987 | 0,981 | 0,984 | 0,986 | 0,989 |
| SIMT, доли масс. | 0,010 | 0,005 | 0,012 | 0,008 | 0,010 | 0,012 | 0,010 | 0,006 |
| SIDI, доли масс. | 0,010 | 0,010 | 0,006 | 0,005 | 0,009 | 0,004 | 0,004 | 0,005 |
| xd, доли масс. | 0,005 | 0,004 | 0,006 | 0,005 | 0,006 | 0,005 | 0,004 | 0,005 |
| MI, кг/кг | 1,20 | 1,10 | 1,15 | 1,10 | 1,08 | 1,05 | 1,09 | 1,15 |
| WUV, кг/кг | 0,25 | 0,30 | 0,28 | 0,32 | 0,24 | 0,29 | 0,31 | 0,35 |