Состав и количество паров, поступающих из алкилатора в конденсатор 8
| № | Наименование | Кг/ч | % масс. | Кмоль / ч |
| 1 | Этан | 138 | 2,4 | 6,27 |
| 2 | Пропилен | 111,8 | 1,5 | 2,65 |
| 3 | Пропан | 4071 | 51,6 | 92,52 |
| 4 | Бензол | 3260 | 41,3 | 41,8 |
| 5 | Изопропилбензол | 250 | 3,2 | 2,4 |
| ИТОГО | 7830,8 | 100,0 | 145,64 |
Количество бензола, уносимое с пропановой фракцией из конденсатора 8 при температуре 40 0С
(101,45 0,24 78) / (7 – (0,24 + 0,02)) = 282 кг/ч
где: 101,45 кмоль / ч – количество пропановой фракции; 0,24 и 0,02 МПа – упругость паров бензола и изопропилбензола при температуре 40 0С.
Количество бензола, конденсирующегося в конденсаторе
3260 – 282 = 2978 кг/ч
Принимается, что весь ИПБ конденсируется.
Общее количество конденсата
29878 + 250 = 3228 кг/ч
Таблица 2.9
Состав и количество пропановой фракции из конденсатора 8
| № | Наименование | Кг/ч | % масс. | Кмоль / ч | % мол. |
| 1 | Этан | 188,0 | 4,0 | 6,27 | 6,0 |
| 2 | Пропилен | 111,8 | 2,4 | 2,66 | 2,5 |
| 3 | Пропан | 4071,0 | 87,5 | 92,52 | 89,1 |
| 4 | Бензол | 282,0 | 6,1 | 3,52 | 2,4 |
| ИТОГО | 4652,8 | 100,0 | 105,67 | 100,0 |
Количество бензола, уносимое с пропановой фракцией из конденсатора 51 при температуре 15 0С
(101,45 0,097 78) / (7 – 0,079) = 79 кг/ч
где: 0,079 МПа – упругость паров бензола при температуре 15 0С.
Количество бензола, конденсирующегося в конденсаторе 51
282 – 79 = 203 кг/ч
Таблица 2.10
Состав и количество пропановой фракции, поступающей на абсорбцию в аппарат 35 из конденсатора 51
| № | Наименование | Кг/ч | % масс. | Кмоль / ч | % мол. |
| 1 | Этан | 188,0 | 4,2 | 6,27 | 6,1 |
| 2 | Пропилен | 111,8 | 2,6 | 2,66 | 2,5 |
| 3 | Пропан | 4071,0 | 91,5 | 92,52 | 90,4 |
| 4 | Бензол | 79,0 | 1,7 | 1,01 | 1,0 |
| ИТОГО | 4449,8 | 100,0 | 102,46 | 100,0 |
Таблица 2.11
Состав и количество реакционной массы после дросселирования до атмосферного давления
| № | Наименование | Кг/ч | % масс. | Кмоль / ч | % мол. |
| 1 | Пропилен | 25,0 | 0,1 | 0,6 | 0,1 |
| 2 | Пропан | 625,0 | 2,4 | 18,75 | 5,2 |
| 3 | Бензол | 29244 | 50,2 | 218,72 | 60,8 |
| 4 | Этилбензол | 358 | 1,1 | 3,38 | 0,9 |
| 5 | Изопропилбензол | 14882 | 30,6 | 86,0 | 23,9 |
| 6 | Бутилбензолы | 132 | 0,4 | 0,98 | 0,3 |
| 7 | Полиалкилбензолы | 4700,0 | 13,8 | 29,0 | 8,1 |
| 8 | Смолы | 284,7 | 0,8 | 1,15 | 0,3 |
| 9 | Хлорид алюминия | 277,4 | 0,5 | 1,41 | 0,4 |
| ИТОГО | 50528,1 | 100,0 | 359,99 | 100,0 |
Таблица 2.12
Состав и количество реакционной массы после отстоя, передаваемой в цех 15а
| № | Наименование | Кг/ч | % масс. | Кмоль / ч | % мол. |
| 1 | Пропилен | 25,0 | 0,1 | 0,6 | 0,1 |
| 2 | Пропан | 625,0 | 2,5 | 17,75 | 5,2 |
| 3 | Бензол | 29244 | 50,5 | 218,72 | 60,9 |
| 4 | Этилбензол | 358 | 1,1 | 3,38 | 0,9 |
| 5 | Изопропилбензол | 14882 | 30,8 | 86,0 | 24,1 |
| 6 | Бутилбензолы | 132 | 0,4 | 0,98 | 0,3 |
| 7 | Полиалкилбензолы | 4700,0 | 13,8 | 29,0 | 8,2 |
| 8 | Смолы | 284,7 | 0,8 | 1,15 | 0,3 |
| ИТОГО | 50250,7 | 100,0 | 358,58 | 100,0 |
Таблица 2.13
Состав и количество фракции полиалкилбензолов, поступающей на
абсорбцию
| № | Наименование | Кг/ч | % масс. |
| 1 | Бензол | 40,0 | 0,5 |
| 2 | Бутилбензолы | 39,4 | 0,5 |
| 3 | Полиалкилбензолы | 7855,4 | 98,0 |
| 4 | Смолы | 79,3 | 1,0 |
| ИТОГО | 8014,1 | 100,0 |
Таблица 2.14
Состав и количество пропановой фракции, выходящей с абсорбции
| № | Наименование | Кг/ч | % масс |
| 1 | Пропилен | 110,8 | 3,1 |
| 2 | Пропан | 4051,0 | 96,5 |
| 3 | Бензол | 10,0 | 0,4 |
| ИТОГО | 4171,8 | 100,0 |
Таблица 2.15
Состав и количество фракции полиалкилбензолов, выходящей с абсорбции
| № | Наименование | Кг/ч | % масс. |
| 1 | Бензол | 109,0 | 1,35 |
| 2 | Бутилбензолы | 39,4 | 0,5 |
| 3 | Полиалкилбензолы | 7855 | 97,2 |
| 4 | Смолы | 79,3 | 0,95 |
| ИТОГО | 8082,7 | 100,0 |
Таблица 2.16
Сводный материальный баланс установки алкилирования
| Поступило | Кг/ч | Получено | Кг/ч |
| Пропан-пропиленовая фракция | 9330 | Реакционная масса | 32 261,2 |
| Бензольная шихта | 24 187 | Пропановая фракция | 4193,0 |
| Полиалкилбензолы | 4736 | Пропановая фракция | 1157,0 |
| Хлорид алюминия | 189 | Механические потери | 691,0 |
| Щёлочь, в пересчёте на 100 % | 89,6 | Химзагрязнённая вода из отстойной ямы | 76 035,4 |
| Углеводороды из цеха 14а | 14,6 | ||
| Вода на разложение комплекса | 56 741,4 | ||
| Вода из цеха 15 | 1000 | ||
| Вода на промывку алкилата | 18 000 | ||
| ИТОГО | 114 337,6 | ИТОГО | 114337,6 |
2.5. Технологический расчёт узла алкилирования
Реактор предназначен для осуществления реакции алкилирования бензола пропиленом в присутствии хлорида алюминия с целью получения ИПБ.
Алкилирование проводится под давлением 0,4 МПа.
Температура в алкилаторе принимается 122 0С.
Количество испаренного бензола определяется из теплового баланса алкилатора.
Тепловой баланс алкилатора.
Приход тепла. С бензольной шихтой при температуре 35 0С
35440 15,6 = 552864 ккал/ч ,
где: 15,6 ккал/кг – теплосодержание 1 кг бензольной шихты при температуре 35 0С.
2. Тепло реакции алкилирования.
По практическим данным тепловой эффект реакции алкилирования равен 621 ккал/кг поглощенного пропилена и 811 ккал/кг поглощенного этилена
5507,4 621 + 94 811 = 3496329,4 ккал/ч
где: 5507,4; 94 кг/ч количество поглощенных соответственно пропилена и этилена.
3. С пропан пропиленовой фракции при температуре 15 0С
13641 0,4 15 = 81846 ккал/ч
где: 0,4 ккал / кг 0С – теплоемкость ППФ при 15 0С.
4. С суспензией катализатора при Т = 65 0С
1023,2 30,0 = 30696 ккал/ч
где: 30,0 ккал/кг – теплосодержание 1 кг суспензии катализатора при 65 0С.
5. С фракцией ПАБов при температуре 1 0С
4118,8 0,44 = 1810 ккал/ч,
где: 0,44 ккал/кг – теплосодержание 1 кг фракции ПАБ.
6. С бензольным конденсатом при Т = 40 0С
(x - 79) 0,43 40 = 17,2 x – 1360 ккал/кг
где: x – количество испаренного бензола и изопропилбензола;
0,43 ккал / кг 0С – теплоемкость 1 кг бензола при 40 0С.
Общий приход тепла
552864+3496329+81846+30696+1810+17,2 x – 1360 = 4162185+17,2 x
Расход тепла
1. С реакционной массой при t = 122 0С
50992,6 59,5 = 3034059,7 ккал/ч
где: 59,5 ккал/кг – теплосодержание 1 кг реакционной массы при 122 0С.
2. С отходящими газами при температуре 122 0С
7830,8 0,48 125 + (0,47 122 + 86) x = 458572 + 143,3 x
где: 7830,8 – количество паров, выходящих из алкилатора (кг/час);
0,48 и 0,47 ккал / кг 0С – теплоемкость пропана и бензола при 122 0С.
3. Потери тепла в окружающую среду
176000 ккал/ч
Общий расход тепла
3034059,7 + 458572 + 143,3 х + 176000 = 3668631,7 + 143,3 х
Общий баланс тепла
4162185,4 + 17,2 х = 3668631,7 + 143,3 х
Количество испарившихся углеводородов
х = (4162185,4 – 3668631,7) / (143,3 – 17,2) = 3900 кг/ч
Всего уносится углеводородов
3260 + 250 = 3510 кг/ч,
что приблизительно совпадает с количеством испаренных углеводородов определенным из теплового баланса алкилатора.
К установке принимается алкилатор диаметром 1600 мм. и высотой столба реакционной жидкости 8,0 м.
Объем реакционной жидкости в алкилаторе
1,62 0,785 8 = 16,1 м3
По практическим данным в 1 м3 реакционной жидкости содержится 330 кг изопропилбензола.