1.4. Темы практических занятий
для студентов очно-заочной формы обучения – 16 часов
№ п/п |
Тема занятия |
Часы |
|
|
|
1 |
Расчет оборудования для перемещения жидкостей, газов |
4 |
|
и твердых материалов. Гидравлические расчеты |
|
2 |
Технологические и конструктивные расчеты химических |
4 |
|
аппаратов. Расчет на механическую прочность |
|
3 |
Оборудование процессов теплообмена. Расчет теплооб- |
4 |
|
менной аппаратуры. Расчет трубчатых печей |
|
4 |
Расчет массообменных аппаратов. Определение высоты и |
4 |
|
диаметра колонн |
|
|
|
|
2.Библиографический список
1.Основы проектирования химических производств: Учебник для вузов / Под ред. А.И.Михайличенко. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. – 332 с.
2.Тимофеев В.С., Серафимов Л.А. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза: Учеб. пособие для вузов. – М.: Высш.
шк., 2003. –536с.
3.Алексеев А.И., Рамзаева Л.П., Серов А.Н. Основы проектирования и оборудование заводов органических неорганических производств: Учеб. пособие. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2006. –131с.
4.Рейхсфельд В.О., Еркова Л.Н. Оборудование производств основного органического синтеза и синтетических каучуков. – Л.: Химия, 1974. – 440 с.
17
3. Задание на курсовой проект
Студент выполняет одно из четырех представленных заданий на курсовой проект. Каждое задание состоит из десяти вариантов. Выбор номера задания и его варианта производится в соответствии с двумя последними цифрами шифра студента. По последней цифре шифра выбирается номер задания:
Последняя цифра шифра |
0,1,2 |
3,4 |
5,6,7 |
8,9 |
|
|
|
|
|
Номер задания |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
|
|
Значения исходных для расчетов данных представлены в таблицах, прилагаемых к заданиям. Номер варианта исходных данных соответствует предпоследней цифре шифра студента. Остальные неуказанные в таблицах данные, необходимость в которых возникает при выполнении расчетов, выбираются на основании литературных источников.
Задание на выполнение проекта студенты могут получить индивидуально у преподавателя. В данном случае в качестве темы для курсового проекта предлагается выполнение проектов отдельных узлов или установок, с которыми связана производственная деятельность студентов.
Задание 1. Выполнить проект реакторного узла для получения 1,2- дихлорэтана оксихлорированием этилена. В реактор с псевдоожиженным слоем катализатора встроено теплообменное устройство в виде вертикального змеевика, в котором из кипящего под давлением 0,8 МПа конденсата образуется водяной пар. В верхней части реактора смонтирован циклон для отделения частиц катализатора, увлекаемых восходящим потоком газовой смеси. Производительность установки по готовому продукту составляет G. Процесс протекает при температуре t и давлении Р. Степень конверсии этилена достигает αС2Н4 , сте-
пень конверсии хлороводорода - αНС1, выход 1,2-дихлорэтана в расчете на пре-
вращенный этилен составляет β. Объемная скорость газовой смеси на входе в
18
реактор V. Насыпная плотность катализатора 1050 кг/м3, плотность частиц катализатора 1750 кг/м3, средний диаметр частиц катализатора 150 мкм.
Рассчитать реактор оксихлорирования, площадь поверхности теплообмена змеевика и циклон для отделения частиц катализатора.
Представить технологическую схему установки и выполнить чертеж реактора.
Исходные данные приведены в табл.1.
Таблица 1
Исходные данные к заданию 1
Параметры |
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Состав техниче- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ского этилена: |
|
4,5 |
1,5 |
3,0 |
1,0 |
2,5 |
|
2,0 |
2,5 |
2,0 |
0,5 |
СН4, %(мол.) |
2,5 |
|
|||||||||
С2Н4, %(мол.) |
96,0 |
92,5 |
98,0 |
95,0 |
97,5 |
94,0 |
|
96,5 |
93,5 |
95,0 |
97,5 |
С2Н6, %(мол.) |
1,5 |
3,0 |
0,5 |
2,0 |
1,5 |
3,5 |
|
1,5 |
4,0 |
3,0 |
2,0 |
G, кг/с |
4,5 |
3,8 |
4,2 |
3,7 |
4,0 |
2,8 |
|
3,5 |
4,7 |
3,2 |
4,0 |
t, ºС |
230 |
210 |
240 |
220 |
235 |
240 |
|
215 |
230 |
225 |
210 |
Р, МПа |
0,6 |
0,45 |
0,5 |
0,35 |
0,5 |
0,3 |
|
0,4 |
0,6 |
0,35 |
0,45 |
αС2Н4 , % |
98,0 |
97,5 |
98,5 |
97,0 |
98,2 |
98,5 |
|
97,0 |
97,5 |
98,0 |
97,2 |
αНС1 , % |
99,5 |
98,5 |
99,2 |
98,7 |
99,1 |
99,8 |
|
99,5 |
98,9 |
99,3 |
99,6 |
β, % |
0,94 |
0,92 |
0,96 |
0,93 |
0,95 |
0,94 |
|
0,92 |
0,96 |
0,92 |
0,95 |
V, ч-1 |
425 |
380 |
340 |
375 |
360 |
320 |
|
370 |
450 |
350 |
400 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 2. Выполнить проект установки каталитического алкилирования бензола этиленовой фракцией в присутствии хлорида алюминия. Производительность установки в расчете на 100% -ный этилбензол составляет G. Потери этилбензола на стадии разделения принять 3%. Температура потоков на входе в алкилатор t. Алкилирование проводят при температуре 90ºС и давлении 0,2 МПа. Теплота экзотермических реакций алкилирования расходуется на подогрев вводимого в реактор сырья до температуры реакции. Избыточная теплота отводится за счет испарения части бензола. Молярное отношение бензол : эти-
19
лен составляет п без учета бензола, возвращаемого со стадии улавливания. Селективность по этилбензолу в расчете на этилен составляет β. С целью снижения выхода побочных продуктов в реактор алкилирования возвращают диэтилбензол со стадии ректификации в количестве 250 кг диэтилбензола на 1 т получаемого этилбензола. Удельная производительность реактора по этилбензолу составляет I. Расход хлорида алюминия на 1 т образующегося этилбензола равен 10 кг А1С13.
Выполнить расчет алкилатора и конденсатора бензола. Представить технологическую схему и выполнить чертеж алкилатора. Исходные данные приведены в табл. 2
Таблица 2
|
|
Исходные данные к заданию 2 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
|
Параметры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Состав этилено- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вой фракции: |
15 |
|
10 |
12 |
15 |
10 |
7 |
18 |
10 |
15 |
10 |
СН4, %(мол.) |
|
||||||||||
С2Н4, %(мол.) |
60 |
|
65 |
70 |
55 |
60 |
75 |
50 |
65 |
60 |
55 |
С2Н6, %(мол.) |
20 |
|
15 |
10 |
20 |
25 |
15 |
20 |
18 |
20 |
25 |
С3Н6, %(мол.) |
5 |
|
10 |
8 |
10 |
5 |
3 |
12 |
7 |
5 |
10 |
G, т/ч |
4,0 |
|
4,5 |
5,2 |
6,0 |
5,5 |
5,0 |
4,5 |
6,5 |
5,6 |
4,8 |
t, ºС |
20 |
|
15 |
25 |
18 |
22 |
30 |
15 |
28 |
20 |
25 |
п |
2,5 |
|
3,0 |
2,8 |
3,2 |
2,7 |
3,0 |
2,5 |
2,8 |
3,0 |
2,4 |
β, % |
75 |
|
78 |
80 |
76 |
79 |
81 |
77 |
72 |
75 |
80 |
I, кг/м3 ч |
180 |
|
210 |
220 |
250 |
230 |
210 |
200 |
240 |
220 |
190 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 3. Выполнить проект реакторного узла установки для получения стирола из этилбензола. Производительность по стиролу-ректификату G. Массовая доля стирола в стироле-ректификате составляет 99,5%. Принять потери на стадии ректификации: 1,5% стирола и 0,5% этилбензола. Процесс дегидрирования этилбензола протекает под давлением 0,5 МПа. Давление перегретого водяного пара 0,9 МПа. Температура паро-газовой смеси на входе в реактор t. Степень конверсии этилбензола α. Селективность по стиролу β. Насыпная
20
плотность катализатора 1400 кг/м3, плотность частиц катализатора 2300 кг/м3. Производительность катализатора по стиролу составляет Gк . Скорость газа в реакторе принять равной w. Исходный этилбензол смешивается с возвратным этилбензолом, поступающим со стадии разделения, и перед подачей в реактор испаряется в теплообменнике за счет водяного пара.
Выполнить расчет реактора дегидрирования этилбензола и испарителя жидкого этилбензола.
Представить технологическую схему установки и выполнить чертеж реактора.
Исходные данные приведены в табл.3.
Таблица 3
|
|
Исходные данные к заданию 3 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
|
Параметры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Состав возврат- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ного этилбензо- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ла, % (масс.): |
|
|
5,0 |
2,5 |
3,0 |
2,5 |
3,5 |
2,0 |
4,5 |
|
2,0 |
- стирол |
3,5 |
|
3,0 |
||||||||
- этилбензол |
95 |
|
92 |
96 |
93 |
95 |
94 |
96 |
93 |
95 |
94 |
- толуол |
1,5 |
|
3,0 |
1,5 |
4,0 |
2,5 |
2,5 |
2,0 |
2,5 |
2,0 |
4,0 |
G , т/ч |
6,5 |
|
8,0 |
7,5 |
10,0 |
8,5 |
7,0 |
9,5 |
8,5 |
6,5 |
8,0 |
α |
55 |
|
60 |
54 |
62 |
57 |
55 |
60 |
56 |
53 |
58 |
β |
85 |
|
90 |
87 |
83 |
85 |
90 |
88 |
85 |
89 |
86 |
t, ºС |
590 |
|
610 |
600 |
620 |
590 |
600 |
620 |
610 |
590 |
600 |
Gк , кг/(м3·ч) |
160 |
|
200 |
180 |
210 |
190 |
175 |
200 |
185 |
170 |
190 |
w, м/с |
1,4 |
|
1,2 |
1,1 |
1,5 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,3 |
1,5 |
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание 4. Выполнить проект установки для получения этиленоксида эпоксидированием этилена. Производительность контактного узла по этиленоксиду равна G. Окисление этилена кислородом воздуха осуществляют при давлении Р и температуре t. Содержание этилена в газовоздушной смеси на входе в реактор φ. Степень конверсии этилена α. Селективность процесса β.На
21