Добавил:

Mendeleev Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Предмет:

Файл:

ТОХФ / 2 группа (ООНХС) / Основы проектирования и оборудование производств органического синтеза / Курсовой проект - Макаров - Берзина - 2008 / Юлькин проект.doc

Скачиваний:

Добавлен:

08.01.2014

Размер:

599.55 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 105 6 7 8 9 10 > Следующая >>>

7.Оптимизация режима работы ,анализ устойчивости системы.

7.1 Оптимизация по себестоимости.

При оптимизации производства по минимуму себестоимости можно ограничиться оптимизацией реакционного узла. При этом принимаются во внимание только переменные расходы по реакционному узлу и смежным стадиям, на которые непосредственно влияет варьирование условий процесса в реакторе. В данном случае, изменение соотношения исходных реагентов ОП:Н₂О влияет, кроме реакционной стадии, на стадию выделения продукта-рецикл воды после выпаривания. Затраты же по другим стадиям производства принимаются условно постоянными

Тогда минимум себестоимости достигается при снижении суммы переменных затрат. Экономический баланс в единицу времени:

где М, Э, А, З переменные затраты на исходные материалы, энергию, амортизацию оборудования и заработную плату в еденицу времени соответственно. При этом в качестве затрат будем использовать только те, которые зависят от потоков веществ. Таким образом заработная плата, стоимость оборудования, амортизационные отчисления и другие условно постоянные расходы учитываться не будут. Они влияют на величину себестоимости, но не на характер ее изменения с изменением потоков.

Затраты на сырье равны

Где - входящие потоки веществ (пропиленоксида и воды), моль/с.

- цена на данное вещество Ц_оп= 1,35 $/кг и Ц_п= 0,024 $/кг Ц_вод= 0,00078$/кг.

Энергетические затраты складываются из стоимости рецикла воды из выпарной установки, работы насосов и стоимости тепло - и хладоагентов. Учитываем только затраты энергии на выпаривание воды из водногликолевого раствора, поскольку остальные затраты энергии практически постоянны, т.е будем считать энергетические затраты равными затратам на рецикл. Т.к побочных продуктов образуется относительно немного, то величиной их потока можно пренебречь.

Стоимость рецикла воды из выпарной установки:

1.Тепловой баланс стадии выделения воды.

G_H₂_O*Q_H₂_O=G_П*Q_П,

где G_H₂_O-колличество выпаренной воды,кг/с

G_П- количество греющего пара,кг/с

Q_H₂_O-теплота парообразования воды, кДж/кг,

Q_H₂_O=i”_п,100
С-i’_ж,_t,t-температура выхода из реактора.

i”_п,100
С=2679 кДж/кг [3,c550]

Q_П=r_п=2024 кДж/кг –теплота парообразования для пара среднего давления

10,5 кгс/см²[3,c550]

G_П/G_H₂_O=Q_H₂_O/Q_П= (i”_п,100
С-i’_ж,_t)/r_п

Можно считать, что стоимость рецикла 1 кг определяется стоимостью его

выделения:

ц_р.ц.Н2О*G_H₂_O=ц_п*G_П

G_П= ц_п*G_П/G_H₂_O= ц_п*(i”_{п,100 С}-i’_ж,_t)/r_п

Стоимость рецикла 1 кмоль Н₂О:

ц’_р.ц.= ц_р.ц.Н2О*M_H₂_O

Расчет ведем с помощью программы PROEKT.

Исходные данные для расчета.

1/B	F_ОП, кмоль/с	Fвод, кмоль/с	Хоп (масс)	Cpсм, *кДж/кгК**	см, кг/м³	Gсм, кг/с	Tад	Соп, моль/кг	Сн2о, моль/кг
15	0,0052772	0,0791574	0,17703	3,8054733	907,20809	1,7313312	71,686042	3,0480371	45,720556
16	0,0052318	0,0837081	0,1678225	3,8296338	908,16665	1,8106058	67,528839	2,8895053	46,232085
17	0,0051917	0,0882582	0,1595254	3,8514054	909,03217	1,8901801	63,827374	2,7466491	46,693034
18	0,0051562	0,0928111	0,1520101	3,8711256	909,81757	1,9700699	60,510601	2,6172529	47,110553
19	0,0051244	0,0973638	0,145171	3,8890714	910,53347	2,0501748	57,52151	2,4995001	47,490502
20	0,0050959	0,1019174	0,1389208	3,9054719	911,18871	2,1304807	54,813827	2,3918867	47,837734
21	0,0050702	0,1064741	0,1331866	3,9205184	911,7907	2,2110117	52,3496	2,2931572	48,156302
22	0,0050467	0,1110282	0,127907	3,9343721	912,34566	2,2916221	50,097405	2,2022551	48,449612
23	0,0050257	0,1155906	0,12303	3,9471693	912,8589	2,3725215	48,031006	2,118285	48,720556
24	0,0050061	0,1201465	0,1185113	3,9590264	913,33495	2,4533917	46,128322	2,0404832	48,971596
25	0,004988	0,1247012	0,1143127	3,9700435	913,77772	2,5343268	44,370638	1,968194	49,20485

Ц_оп= 1,35 $/кг Ц_оп= 78,408 $/кмоль

Ц_п= 0,024 $/кг

Ц_вод= 0,00078$/кг Ц_вод= 0,01404 $/кмоль

Результаты расчета по программе PROEKT.

T=140С

1/B	Время,с	Т,С	Спг	С_ДПГ	С_ТПГ	Соп	Свод
15	144	211,69	2,6357	0,19146	0,0093369	6,2108E-06	42,884
16	162	207,53	2,5203	0,17218	0,0078936	3,6241E-06	43,531
17	171	203,83	2,4142	0,15567	0,0067331	2,7052E-06	44,116
18	189	200,51	2,3163	0,14141	0,0057894	7,0364E-06	44,647
19	207	197,52	2,2258	0,12903	0,0050142	5,8218E-06	45,131
20	225	194,81	2,1419	0,1182	0,0043714	5,1836E-06	45,573
21	234	192,35	2,0639	0,10867	0,0038339	0,000010452	45,98
22	252	190,1	1,9913	0,10025	0,0033811	9,3376E-06	46,335
23	270	188,03	1,9234	0,092773	0,0029969	8,5914E-06	46,701
24	288	186,13	1,86	0,086099	0,0026687	8,0586E-06	47,023
25	306	184,37	1,8006	0,08012	0,0023868	7,6507E-06	47,322
			моль/кг	моль/кг	моль/кг	моль/кг	моль/кг

Рассчитываем себестоимость.

Х_ПГ=0,9999

1/В	Т,⁰К	I"ж , кДж/кг	I"п-I"ж, кДж/кг	Црц, $/кг	Црц", $ /кмоль
15	211,69	904,6131	1792,387	0,021254	0,382565
16	207,53	886,1234	1810,877	0,021473	0,386511
17	203,83	869,6735	1827,326	0,021668	0,390022
18	200,51	854,9437	1842,056	0,021843	0,393166
19	197,52	841,6777	1855,322	0,022	0,395998
20	194,81	829,6678	1867,332	0,022142	0,398561
21	192,35	818,7437	1878,256	0,022272	0,400893
22	190,1	808,7646	1888,235	0,02239	0,403023
23	188,03	799,613	1897,387	0,022499	0,404976
24	186,13	791,1901	1905,81	0,022599	0,406774
25	184,37	783,4123	1913,588	0,022691	0,408434

1/В	Gпг,т/г	Gпг.кг/с	G_ДПГ.кг/с	G_ТПГ.кг/с	Gоп.кг/с	Gвод.кг/с	Gсумм.кг/с
15	9999,913	0,347219	0,044475	0,003104	6,25E-07	1,336435	1,731234
16	9999,913	0,347219	0,041828	0,002744	3,81E-07	1,418715	1,810506
17	9999,92	0,347219	0,039479	0,002444	2,97E-07	1,500969	1,890111
18	9999,92	0,347219	0,037378	0,00219	8,05E-07	1,583239	1,970027
19	9999,933	0,34722	0,035493	0,001974	6,93E-07	1,665476	2,050163
20	9999,928	0,34722	0,033787	0,001788	6,41E-07	1,747663	2,130459
21	9999,995	0,347222	0,032237	0,001628	1,34E-06	1,829922	2,21101
22	9999,995	0,347222	0,030824	0,001488	1,24E-06	1,911282	2,290816
23	9999,996	0,347222	0,029532	0,001365	1,18E-06	1,994384	2,372504
24	9999,998	0,347222	0,028341	0,001257	1,15E-06	2,076585	2,453407
25	9999,998	0,347222	0,027243	0,001161	1,13E-06	2,158729	2,534357

1/B	Fоп,о, моль/с	Fн2о,о, моль/с	Хн2о	Fн2о, моль/с	Fпг, моль/с	Sпг", $ /кмоль
15	5,277162	79,15743	0,062041	74,24641	4,56327	96,91381
16	5,231755	83,70808	0,058424	78,81748	4,56327	96,58501
17	5,191662	88,25825	0,055191	83,38719	4,563273	96,34722
18	5,156171	92,81108	0,052293	87,95771	4,563273	96,18844
19	5,124412	97,36383	0,049684	92,52644	4,563279	96,09365
20	5,095869	101,9174	0,047342	97,0924	4,563277	96,054
21	5,070197	106,4741	0,045192	101,6623	4,563307	96,06311
22	5,046736	111,0282	0,043646	106,1823	4,563307	96,10678
23	5,025677	115,5906	0,041452	110,7991	4,563308	96,19993
24	5,006104	120,1465	0,03979	115,3658	4,563309	96,31433
25	4,988047	124,7012	0,038266	119,9294	4,563309	96,45445

График зависимости себестоимости пропиленгликоля от соотношения исходных реагентов.

Минимум себестоимости достигается при соотношении

В=F_ОП,о/F_Н2О=1/20

Выбор начальной температуры реакционной смеси

Максимальная допустимая температура - 211 С. Для обеспечения устойчивости процесса рабочем режиме температура в реакторе не должна превышать 200С, т.к. в реальном реакторе всегда присутствуют местные перегревы.Температура на положение минимума себестоимости влияния не оказывает (в данных интервалах температур).Определим оптимальную температуру:

Соотношение исходных реагентов 1/В=1/20

Конверсия: 0.9999

Температура на входе в р-р, С	Максимальная температура, С	Время, с
120	175,4	630
130	184,9	405
140	194,81	225
150	204,2	135
160	213,6	90

Следовательно оптимальная температура 140С

Обьем реактора

V=Q*

V=G/

V=2.1305/911.2*225=0.53 м²

D=0.4 м

L=4.2 м

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 105 6 7 8 9 10 > Следующая >>>