2.2 Пример технологического процесса производства битума
Исходные данные для расчета сведены в таблицу 2.2.
Таблица 2.2 – Исходные данные для расчета окислительной колонны
|
Показатель |
Условное обозначение |
Значение |
Единица измерения |
|
Марка получаемого битума |
|
БНД 60/90 |
|
|
Производительность установки по сырью |
|
200000 |
т/год |
|
Количество дней работы |
|
260 |
|
|
Температура процесса |
t |
250 |
°С |
|
Давление процесса |
P |
0,4 |
МПа |
|
Расход воздуха (принимается от 70 до 130) |
ХВОЗД |
100 |
нм3/т |
|
Плотность сырья (гудрона) |
ρС |
980 |
кг/м3 |
|
Объемная скорость подачи сырья (принимается от 0,25 до 0,35) |
ω |
0,3 |
ч-1 |
|
Температура размягчения битума |
tРАЗМ |
47 |
°С |
Таблица 2.3 – Выход битума из гудрона
|
Выход битума, % масс. |
ВБ |
99 |
98 |
97 |
96 |
94 |
92 |
85 |
|
Температура размягчения, °С |
tРАЗМ |
40 |
45 |
48 |
52 |
70 |
90 |
120 |
2.2.1 Материальный баланс окислительной колонны
В начале расчета необходимо определить выход битума на исходное сырье (таблица 2.3). Из таблицы 2.3 при температуре размягчения битума БНД 60/90, равной 47 °С, выход битума составляет около 97,232 % масс. на исходный гудрон.
Часовая производительность установки по сырью
Выход готового продукта Gб, кг/ч, рассчитывается по уравнению
,
(2.1)
где ВБ – выход битума на сырье, % масс.
Общий расход воздуха Gвозд, кг/ч, рассчитывается по уравнению (2.2а), если задан расход воздуха в % масс. на сырье и по (2.2б), если нм3/т:
(2.2а)
где ХВОЗД – расход воздуха, % масс.
(2.2б)
где ХВОЗД – расход воздуха, нм3/т; 1,293 – плотность воздуха, кг/м3.
Количество
азота
,
кг/ч, рассчитывается по уравнению
(2.3)
Количество
кислорода
,
кг/ч, рассчитывается по уравнению
(2.4)
Количество остаточного кислорода в газах окисления G′О2, кг/ч, рассчитывается по уравнению
(2.5)
Количество израсходованного кислорода G′′О2, кг/ч, рассчитывается по уравнению
(2.6)
Далее рассчитывается количество и состав побочных продуктов окисления, выходящих из окисляемого слоя колонны.
Принимается, что на образование СО2 расходуется 30% масс. кислорода, а на образование воды – 70% масс. Тогда количество образующегося СО2, кг/ч, определяется по формуле
(2.7)
где
и
-
молекулярные массы диоксида углерода
и кислорода соответственно, г/моль.
Количество образующейся воды, кг/ч:
(2.8)
где
и
-
молекулярные массы воды и молекулярная
масса кислорода в молекуле воды
соответственно, г/моль.
Количество гудрона, пошедшее на образование СО2 и Н2О, кг/ч, рассчитывается по уравнению
(2.9)
что составляет
Количество углеводородных газов, образующихся в процессе, принимается равным 1,5 % масс от сырья. Их количество, кг/ч, рассчитывается по уравнению
(2.10)
Жидкие продукты в составе отгона принимаются равными
ХЖ = 100 – 97,232 – 0,465 – 1,5 = 0,802 % масс. от сырья.
Тогда их количество, кг/ч, составит
(2.11)
Все полученные выше расчетные данные сводятся в таблицу 2.4.
Таблица 2.4 – Материальный баланс окислительной колонны
|
Показатель |
% масс |
кг/с |
кг/ч |
т/сут |
т/год |
|
Приход |
|
|
|
|
|
|
Гудрон |
100 |
8,903 |
32051,3 |
769,2 |
200000,0 |
|
Воздух |
12,93 |
1,151 |
4144,2 |
99,5 |
25860,0 |
|
Итого |
112,93 |
10,054 |
36195,5 |
868,7 |
225860,0 |
|
Расход |
|
|
|
|
|
|
Битум |
97,23 |
8,657 |
31164,2 |
747,9 |
194464,4 |
|
Азот |
9,96 |
0,886 |
3191,1 |
76,6 |
19912,2 |
|
Кислород |
0,65 |
0,058 |
207,2 |
5,0 |
1293,0 |
|
Диоксид углерода |
0,96 |
0,085 |
307,7 |
7,4 |
1920,1 |
|
Вода |
1,83 |
0,163 |
587,4 |
14,1 |
3665,7 |
|
Углеводородные газы |
1,50 |
0,134 |
480,8 |
11,5 |
3000,0 |
|
Отгон |
0,80 |
0,071 |
257,1 |
6,2 |
1604,6 |
|
Итого |
112,93 |
10,054 |
36195,5 |
868,7 |
225860,0 |