Материальный баланс. 
Расчет реактора полимеризации этилена производительностью 10,75 т/час

В основу расчета материального баланса положен закон сохранения массы вещества. Количество поступающих на переработку (УGнач), равно количеству вещества получаемых в результате переработки (УGкон), т. е приход равен расходу. Это можно представить в виде уравнения материально баланса.

УGнач= УGкон, где УGначсуммарная масса исходных веществ процесса;

УGконсуммарная масса конечных продуктов.

Для расчета количества сырья, поступившего в реактор полимеризации принимаем на основе технологического регламента следующие расходные показатели.

На 1000 кг полиэтилен порошка расходуется этилена-1035, катализатора S2−0,22 кг, бутена-1−29кг, водорода-0,56 кг, азота-123,28нм3/ч Рассчитываем необходимое количество сырья для получения полиэтилена порошка заданной производительности — 10 750 кг/час:

Расход этилена.

1035,00кг/т*10,75тн=11 126,25кг/ч Расход Бутена-1.

29,00кг/т*10,75тн=311,75кг/ч Расход КатализатораS2.

0,22кг/т*10,75тн=2,365кг/ч В промышленности наиболее принятой величеной выражения активности катализатора является количество продукта, получаемого с единицы объема катализатора за 1 час.

Активность в этом случае определяется по формуле:

A=G/V*T;

гдеG-количество продукта, получаемого с объема катализатора V за время T, ч;

V-объем катализатора, загруженный в реактор, л;

Твремя, за которое получается количество продукта G, ч. ].

А=10 750кг/2,365л*1ч=4,5454кг/ч Расход Водорода.

0,56кг/т*10,75тн=6,02кг/ч Переведем расходную норму азота из кг/м3 применим плотность в кг/ч, для чего сN2=1,252кг/м3 [].

123,28нм3/ч=154,34кг/ч Расход азота.

154,34кг/т*10,75=1659,15кг/ч Циркуляционный газ в количестве 585 000 кг/час[рег]следующего состава:

Этилен — 93,00%(масс) Азот — 0,50%(масс) Водород — 1,50%(масс) Бутен-1 -5,00%(масс) Рассчитываем количество компонентов, входящих в циркуляционный газ:

Этилен:

585 000 кг — 100%.

Х кг — 93%.

Х = 585 000кг*93%/100% = 544 050кг/час Азот:

585 000 кг — 100%.

Х кг — 0,50%.

Х = 585 000кг*0,50%/100% = 2925 кг/час Водород:

585 000 кг — 100%.

Х кг — 1,5%.

Х = 585 000кг*1,5%/100% = 8775 кг/час Бутен-1:

585 000 кг — 100%.

Х кг — 5%.

Х = 585 000кг*5%/100% = 29 250кг/час Расчет процентного содержания состава сырья в приходной части материального баланса.

Этилен.

• 596 446,385 кг — 100%
• 11 126,25 кг — Х%

Х= 100%*11 126,25кг/596 446,385= 1,8654%.

Бутен-1.

• 596 446,385 кг — 100%
• 311,75 кг — Х%

Х= 311,75 кг *100%/596 446,385кг= 0,0522%.

Катализатор S-2.

• 596 446,385 кг — 100%
• 2,365 кг — Х%

Х= 2,365кг*100%/596 446,385кг= 0,0003%.

Водород.

• 596 446,385кг- 100%
• 6,02 кг — Х%

Х= 6,02 кг *100%/596 446,385кг= 0,0010%.

Азот.

• 596 446,385 кг — 100%
• 1659,15 кг — Х%

Х=1659,15кг*100%/596 446,385кг=0,2781%.

Циркуляционный газ:

Этилен.

• 596 446,385 кг — 100%
• 544 050 кг — Х%

Х= 1659,15кг*100%/596 446,385= 91,2152%.

Бутен-1.

• 596 446,385 кг — 100%
• 29 250 кг — Х%

Х=29 250кг*100%/596 446,385кг=4,9040%.

Азот.

• 596 446,385 кг — 100%
• 2925 кг — Х%

Х=2925кг*100%/596 446,385кг=0,4904%.

Водород.

• 596 446,385 кг — 100%
• 8775 кг — Х%

Х=8775кг*100%/596 446,385кг=1,4712%.

За одну выгрузку полиэтилен порошка вместе с порошком из реактора выгружается 80 кг циркуляционного газа [].

В процессе полимеризации предусмотрен возврат части неиспользованного сырья в том числе циркуляционного газа на производство этилена в количестве 80 кг на 1 выгрузку и сдувки на факел в количестве 8, 24 на 1 сдувку [].

Рассчитаем количество выгрузок:

• 1 выгрузка- 961,53 кг полиэтилена порошка [11,с. 84]
• 1750кг/961,53кг=11 выгрузок
• 11*80=880кг/ч

Рассчитываем количество сдувок на факел:

• 1 сдувка=8,24кг
• 11*8,24=90,64кг/ч

Расчет процентного содержания готовой продукции в расходной части материального баланса.

Циркуляционный газ Этилен.

• 596 446,385 кг — 100%
• 544 050 кг — Х%

Х= 544 050кг*100%/596 446,385= 91,2152%.

Бутен-1.

• 596 446,385 кг — 100%
• 29 250 кг — Х%

Х=29 250кг*100%/596 446,385кг=4,9040%.

Азот.

• 596 446,385 кг — 100%
• 2925 кг — Х%

Х=2925кг*100%/596 446,385кг=0,4904%.

Водород.

• 596 446,385 кг — 100%
• 8775 кг — Х%

Х=8775кг*100%/596 446,385кг=1,4712%.

Сдувки на факел:

• 596 446,385кг-100%
• 90,64кгх%

Х=90,64кг*100%/596 446,385кг=0,0152%.

Возвратные отходы:

• 596 446,385кг-100%
• 880кгх%

Х=880кг*100%/596 446,385кг=0,1475%.

Результаты расчета материального баланса приведены в табл.2.

Таблица 2.

Материальный баланс.