Додаток 5 Розрахунок матеріального балансу

Р О З Р А Х У Н О К М А Т Е Р І А Л Ь Н О Г О Б А Л А Н С У

Вихідні дані

Потужність установки по винілацетату-сирцю, т/рік 20000

Кількість робочих часів на ріку, год 8760

Кількість годин на ремонт устаткування та техпростої на рік, год 768

Втрати винілацетата-сирцю, %мас.: 100

ацетилен 1,558

ацетальдегид 0,668

ацетон 0,026

винілацетат 96,8

бензол 0,0074

кротоновий альдегид 0,137

оцтова кислота 0,691

етилидендіацетат 0,025

вода 0,0076

метилацетилен 0,08

Склад технічного ацетилена, %мас. 100

ацетилен 98,4

бутадиєн 1,2

двоокис вуглецю 0,2

вода 0,2

Кількість циркулюючого ацетилена на 1 т винілацетата, т 2,4

Кількість оцтової кислоти, яка повертається, на 1 т винілацетата, т 0,82

Щільність частинок каталізатора, кг/м³ 1100

Розрахунок

Годинна потужність установки визначається Nч=(Nг*c*1000)/(A-B)

Nг - річна потужність, т/рік

с - коефицієнт, який враховує втрати в розмірі 2,5%

А - кількість робочих днів на рік

В - кількість годин на ремонт устаткування та техпростої на рік

Nч=(20000*1,025*1000)/(8760-768)= 2565,065 кг/год

Кількість винілацетата згідно з %-вим складом винілацетата

в технічному продукті: Qx=(Nч*100)/x

х - масовий склад винілацетата

Qx=(2565,065*100)/96,8= 2649,861 кг/год

Кількість компонентів, які складають винілацетат-сирець (кг/год):

ацетилен 2649,861*1,558/100= 41,285

ацетальдегид 2649,861*0,668/100= 17,701

ацетон 2649,861*0,026/100= 0,667

бензол 2649,861*0,0074/100= 0,196

кротоновий альдегид 2649,861*0,137/100= 3,630

оцтова кислота 2649,861*0,691/100= 18,311

етилидендіацетат 2649,861*0,025/100= 0,662

вода 2649,861*0,0076/100= 0,201

метилацетилен 2649,861*0,08/100= 2,120

Рівняння реакції

Утворення винілацетата

C₂H₂+CH₃COOH  CH₂=CHOCOCH₃ 1

Утворення ацетальдегида

C₂H₂+H₂O  CH₃CHO 2

Утворення ацетона

2*C₂H₂+3*H₂O  CH₃COCH₃+CO₂+2*H₂ 3

Утворення бензола

3*C₂H₂  C₆H₆ 4

Утворення кротонового альдегида

2*C₂H₂+H₂O  CH₃CH=CHCHO 5

Утворення етилидендіацетата

C₂H₂+2*CH₃COOH  CH₃CH(OCOCH₃)₂ 6

Утворення метилацетилена

2*C₂H₂+2*H₂O  CH₃CСH+СО₂+2*Н₂ 7

Утворення води та ацетона

2*CH₃COOH  CH₃COCH₃+CO₂+H₂O 8

Молекулярна маса, г/моль

C2H2	26
CH3COOH	60
CH2=CHOCOCH3	86
H2O	18
CH3CHO	44
CH3COCH3	58
CO2	44
H2	2
C6H6	78
CH3CH=CHCHO	70
CH3CH(OCOCH3)2	146
CH3CСH	40

визначим кількість речовин згідно рівнянь реакцій

по (1)

ацетилен 2565,065*26/86= 775,48 кг/год

оцтова кислота 2565,065-775,48= 1789,58 кг/год

по (2)

ацетилен 17,701*26/44= 10,46 кг/год

вода 17,701*18/44= 7,24 кг/год

по (3)

ацетилен 0,667*2*26/58= 0,60 кг/год

вода 0,667*3*18/58= 0,62 кг/год

СО2 0,667*44/58= 0,51 кг/год

Н2 0,667*2*2/58= 0,046 кг/год

по (4)

ацетилен 0,196**3*26/78= 0,196 кг/год

по (5)

ацетилен 3,63**2*26/70= 2,70 кг/год

вода 3,63*18/70= 0,93 кг/год

по (6)

ацетилен 0,662*26/146= 0,12 кг/год

оцтова кислота 0,662*2*60/146= 0,54 кг/год

по (7)

ацетилен 2,12*2*26/40= 2,76 кг/год

вода 2,12*2*18/40= 1,91 кг/год

СО2 2,12*44/40= 2,33 кг/год

Н2 2,12*2*2/40= 0,21 кг/год

по (8)

оцтова кислота 0,201*2*60/18= 1,34 кг/год

СО2 0,201*44/18= 0,49 кг/год

ацетон 0,201*58/18= 0,65 кг/год

Всього витрачається

ацетилена 775,48+10,46+0,6+0,196+2,7+0,12+2,76= 792,31 кг/год

оцтової кислоти 1789,58+0,54+1,34= 1791,47 кг/год

води 7,24+0,62+0,93+1,91= 10,70 кг/год

Баланс по ацетилену

на 1 т винілацетата додатково витрачається ацетилена

здувка на факел 10,46 %

втрати крізь нещільності 0,93 %

невраховані втрати 7,98 %

Втрати, згідно заданої потужності

здувка на факел 2565,065*10,46/100= 268,31 кг/год

втрати крізь нещільності 2565,065*0,93/100= 23,86 кг/год

невраховані втрати 2565,065*7,98/100= 204,69 кг/год

Всього 496,85 кг/год

Необхідно свіжого ацетилена 792,31+496,85= 1289,16 кг/год

Кількість технічного продукта 1289,16*100/98,4= 1310,12 кг/год

склад технічного ацетилена:

СО2 1310,12*0,2/100= 2,62 кг/год

бутадиєн 1310,12*1,2/100= 15,72 кг/год

вода 1310,12*0,2/100= 2,62 кг/год

Баланс по оцтовій кислоті

на 1 т винілацетата кількість оцтової кислоти витрачається

на здувку 0,87 %

втрати 55,34 %

втрати оцтової кислоти на задану потужність

(0,87+55,34)/100*2565,065= 1441,82 кг/год

Необхідно свіжої кислоти 1791,47+1441,82= 3233,29 кг/год

Кількість технічної кислоти 3233,29*100/99,4= 3252,81 кг/год

Кількість води в кислоті, яка поступає 3252,81-3233,29= 19,52 кг/год

Кількість води в продуктах реакції 19,52+2,62-10,7= 11,43 кг/год

Кількість газа, який циркулює, на задану потужність

2,4*2565,065/1000= 6,16 т

Кількість компонентів в циркуляційному газі:

ацетилен 6,16*1000*0,723= 4450,90 кг/год

ацетальдегид 6,16*1000*0,0092= 56,64 кг/год

винілацетат 6,16*1000*0,0897= 552,21 кг/год

СО2 6,16*1000*0,0458= 281,95 кг/год

гомологи ацетилена 6,16*1000*0,007= 43,09 кг/год

азот 6,16*1000*0,1254= 771,98 кг/год

Кількість оцтової кислоти, яка повертається, на задану потужність

0,82*2565,065/1000= 2,10 т

Склад оцтової кислоти

оцтова кислота 2,1*1000*0,992= 2086,53 кг/год

вода 2,1*1000*0,006= 12,62 кг/год

кротоновий альдегид 2,1*1000*0,002= 4,21 кг/год

ПРИХІД	кг/год	РОЗХІД	кг/год
Технічний ацетилен:	1310,12	Винілацетат-сирець:	2649,86
ацетилен	1289,16	винілацетат	2565,07
СО2	2,62	ацетон	0,667
бутадиєн	15,72	кротоновий альдегид	3,630
вода	2,62	етилидендіацетат	0,662
Техніч. ацетилен циркул.:	6156,16	бензол	0,196
ацетилен	4450,90	ацетилен	41,285
ацетальдегид	56,64	ацетальдегид	17,701
винілацетат	552,21	оцтова кислота	18,311
СО2	281,95	метилацетилен	2,120
гомологи ацетилена	43,09	вода	0,201
азот	771,98	Інші продукти:	1968,69
СН3СООН, яка повертається:	2103,35	ацетилен	496,85
оцтова кислота	2086,53	СО2	3,33
кротоновий альдегид	4,21	бутадиєн	15,72
вода	12,62	оцтова кислота	1441,82
Технічна СН3СООН:	3252,81	вода	10,70
оцтова кислота	3233,29	водень	0,26
вода	19,52	Техніч. ацетилен циркул.:	6156,16
		СН3СООН, яка повертається:	2103,35
ВСЬОГО	12822,44	ВСЬОГО	12878,06
		Похибка, %	0,43