8.Материальный баланс производства

Материальный баланс на саломас марки 1 на стационарном катализаторе приведен в таблице 13

Т а б л и ц а 13

Приход на операцию	Расход на операцию
Состав	кг	% масс	Состав	кг	% масс
1 Масло рапсовое - глицериды	3000	100	1 Саломас	2990,9	99,12
	2988	99,6
- жирные кислоты	9	0,3	2 Жировые погоны:
- вода	3	0,1	- в жироловушке	23,08	0,76
2 Водород (смесь свежего и циркулирующего)	17,4	100	3 Потери жиров:
- водород	16,7	96 (об)	- при гидролизе	0,48	0,016
- водяной пар	0,35	2 (об)	- с циркуляционным водородом	2,516	0,084
- примеси	0,35	2 (об)
			4 Прочие неучтенные	0,4	0,013
3 Всего:	30,17,4	100
			5 Всего:	3017,4	100

Материальный баланс процесса гидрирования рассчитан на примере производства саломаса марки 1 из масла подсолнечного в колонных установках непрерывного действия.

Исходные данные:

1. Масло подсолнечное. Йодное число, г J₂/100г – 144

2. Чистота водорода – 99,8%

3. Готовый продукт – саломас марки 1. Йодное число, г J₂/100г - 70.

Расход водорода.

Теоретический расход сухого водорода на насыщение 1 тонны жира от исходного йодного числа до конечного определяется по формуле:

где J - йодное число исходного масла; J₁ – исходное число саломаса марки 1; 126,9 – молекулярная масса йода.

Расход сухого водорода (в нм³) при нормальных условиях (давлении 760 мм рт. ст. и температуре 0 ⁰С) на 1 тонну жира вычисляется по формуле:

где γ – удельный вес водорода при 0 ⁰С и 760 мм рт. ст. γ = 0,0898 кг/м³; α – чистота водорода.

Объем сухого водорода при 20 ⁰С и 760 мм рт. ст., необходимого для гидрирования 1 тонны подсолнечного масла в саломас марки 1

где 1,073 – коэффициент пересчета объема газа в зависимости от его влажности и температуры

Объем влажного водорода при 20 ⁰С и давлении 760 мм рт. ст., расходуемого на гидрогенизацию 1 тонны подсолнечного масла на саломас марки 1

где d – вес водяного пара на каждый м³ сухого газа при 20 ⁰С и полном насыщении, d = 19,1 г/м³;

φ – относительная влажность водорода, φ= 0,85; 24 – объем 1 грамм-молекулы газа при 20 ⁰С;

М_в – молекулярный вес воды, М_в = 18.

Также водород расходуется на восстановление катализатора в количестве 1,2 м³ на 1 кг никеля в катализаторе. При расходе свежего катализатора в количестве 1 кг на 1 тонну технического саломаса (считая на никель) расход водорода на восстановление катализатора составит 1,2 м³ на технический саломас. Расход водорода на продувку и потери сквозь неплотности аппаратуры и коммуникаций принимается в размере 5 % от полезного расхода водорода.

Расход водорода в кг/т

При кратности подачи водорода n (для саломаса технического марки 1 кратность равна 4) полный расход водорода равен

Выход циркуляционного водорода

Расход катализатора.

При гидрогенизации жиров используется катализатор, состоящий из смеси свежеприготовленного и повторно используемого (оборотного) катализатора. Такой катализатор может содержать от 5 % до 20 % свежеприготовленного и 95-80 % оборотного, многократно используемого катализатора. Для расчета принимается, что для гидрогенизации вводится катализатор в пересчете на металлический никель на технический саломас марки 1 0,4 кг свежего и 0,6 кг оборотного. Катализатор для процесса гидрогенизации подается не восстановленный в виде углекислых солей никеля и меди, суспендированных в масле или жире (5 %-ная масляная суспензия). При производстве саломаса используется никель-медный катализатор с соотношением никеля к меди как 3:1.

Количество масляной суспензии, подаваемой на гидрирование

где К – количество катализатора (на металлический никель), расходуемого на 1 тонну подсолнечного масла, К = 1;

Количество масла, поступающего с катализатором

Потери и отходы катализатора.

Потери катализатора слагаются из следующих статей:

- потери никеля при гидрогенизации

где К₁ – количество никеля в свежем катализаторе, n₁ – потери никеля в % к количеству металла, содержащегося в свежем катализаторе, принимается 5%.

- потери никеля в отработанном катализаторе

Количество никеля после гидрогенизации

Количество суспензии отработанного катализатора

где n₁ – концентрация никеля в отработанном катализаторе, в среднем принимается равной 10 %.

Количество суспензии отработанного катализатора, вывозимого на регенерацию

где Р – количество отработанного катализатора, поступающего на регенерацию, принимается равным 30%.

Расход жиров

Насыщение двойных связей в жирах сопровождается увеличением их массы (пропорционально массе присоединившегося водорода).

Потери жиров образуются: за счет гидролиза триацилглицеридов; с катализатором, отправленным на регенерацию, из прочих неучтенных потерь.

- интенсивность гидролиза триацилглицеридов в процессе гидрогенизации зависит от массы влаги, вносимой водородом, состава и активности катализатора. С отходящим водородом, отдистиллировывается часть свободных жирных кислот и механически уносится некоторое количество нейтрального жира. Количество уносимых водородом жира и жирных кислот зависит от температуры гидрогенизации и кислотности масла в процессе гидрогенизации. При гидрогенизации масла для технических целей при температуре до 240 ⁰С и кислотности саломаса до 4 мг КОН унос составляет 30 г/м³. При расходе циркуляционного водорода 227,1 м³/т на производство саломаса марки 1 унос жиров составляет 6,8 кг/т.

- количество жира в отработанном катализаторе, поступающем на регенерацию

где g₂ – содержание жира в отработанном катализаторе, принимается в среднем равным 80%

При регенерации отработанного катализатора разваркой извлекается часть саломаса, безвозвратные потери жира при регенерации катализатора определяются по формуле

где g₃ – содержание жира, принимается равным 25 %.

- безвозвратные потери жира в производстве технического саломаса составляют в среднем 2,8 - 4 кг/т

Схема материального потока при регенерации и активации стационарного катализатора