Реконструкция производства бутадиена на базе цеха Д-4а ЗАО «ЭКООЙЛ»

 

 

3. Расчетная часть

 

3.1. Расчёт материального баланса проектируемого процесса

 

3.1.1. Расчёт часовой производительности по бутадиену

 

Исходные данные:

• годовая производительность по бутадиену, тонн 86265
• число часов непрерывной работы в году  8520

 

Методика расчёта: правило пропорции.

 

Gгод    вырабатывается в течение  t часов

Gч     вырабатывается в течение   1 часа

 

Решение:

      (3.1)

 

Часовая производительность по бутадиену составляет 10125 кг/ч.

 

3.1.2. Расчёт удельного расхода сырья

 

Исходные данные: часовая производительность по бутадиену, кг/ч 10125

Методика расчёта: правило пропорции.

 

Gбутадиен, кг/ч     соответствует nбутадиен, %  масс

Х (Gсырье), кг/ч соответствует 100, % масс

 

Содержание бутадиена в исходной смеси 32,21 %  масс.

 

Решение:

       (3.2)

 

Удельный расход сырья составляет 31434,33 кг/ч.

 

3.1.3. Расчёт таблиц материального баланса

 

Материальный поток 1 (сырьё)

 

Исходные данные: состав сырья – Таблица П1.1

Методика расчёта: правило пропорции.

 

Gобщ , кг/ч           соответствует   100 % весовых

X (Gком-та), кг/ч   соответствует     nком-та % весовых

 

Расчет на примере Бутадиен-1,3

 

31434,33 кг/ч (Gобщ)  –  100%

X кг/ч (Gком-та)   – 32,21%

 

Расчет остальных компонентов производят аналогично, результаты расчетов сводят в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Расход компонентов материального потока 1

 

№ п/п	Наименование	%  весовой	кг/час
1.	Углеводороды С3	0,3	94,30
2.	н-Бутан и изо-Бутан	10,7	3363,47
3.	изо-Бутилен	27,9	8770,18
4.	н-Бутилены	27,8	8738,75
5.	Бутадиен-1,3	32,21	10125
6.	Ацетилен	0,13	40,86
7.	Метилацетилен (пропин)	0,46	144,60
8.	Винилацетилен	0,2	62,87
9.	Углеводороды С5	0,3	94,30
	ИТОГО	100	31434,33

 

Материальный поток 14 (БИФ)

 

Исходные данные: состав БИФ – Таблица П1.2

Методика расчёта: правило пропорции.

 

Расход материального потока 14 составляет 67% от питания колонны, потока 1, таблица 2.6. Следовательно, расход потока равняется:

31434,37 × 0,67 = 21054,23 кг/ч.

 

Расчет на примере Бутадиен-1,3

 

21054,23 кг/ч (Gобщ)   –  100%

X кг/ч (Gком-та)   – 0,47%

 

 

Расчет остальных компонентов производят аналогично, результаты расчетов сводят в таблицу 3.2.

 

Таблица 3.2

Расход компонентов материального потока 14

 

№ п/п	НАИМЕНОВАНИЕ	% весовой	кг/час
1.	Углеводороды С3	0,45	94,3
2.	н-Бутан и изо-Бутан	15,98	3363,47
3.	изо-Бутилен	41,66	8770,18
4.	н-Бутилены	41,45	8726,55
5.	Бутадиен-1,3	0,47	99,73
	ИТОГО	100	21054,23

 

Материальный поток 22 (насыщенный  АЦН из К-2)

 

Исходные данные: состав насыщенного АЦН из К-2 – Таблица П1.3

Методика расчёта: правило пропорции.

 

Расход материального потока 22 равен разности потоков 4 и 14:

31434,34 – 21054,23 = 10380,11 кг/ч.

 

Расчет на примере Бутадиен-1,3

 

10380,11 кг/ч (Gобщ)  –  100%

X кг/ч (Gком-та)  – 96,58%

 

 

Расчет остальных компонентов производят аналогично, результаты расчетов сводят в таблицу 3.3.

 

Таблица 3.3

Расход компонентов материального потока 22

 

№ п/п	Наименование	% весовой	кг/час
1.	н-Бутилены	0,12	12,2
2.	Бутадиен-1,3	96,58	10025,3
3.	Ацетилен	0,39	40,86
4.	Метилацетилен (пропин)	1,39	144,6
5.	Винилацетилен	0,61	62,87
6.	Углеводороды С5	0,91	94,3
	ИТОГО	100	10380,11

 

Материальный поток 25 (бутадиен-сырец из К-3)

 

Исходные данные: состав бутадиен-сырца из К-3 – Таблица П1.4

Методика расчёта: правило пропорции.

 

Расход материального потока 25 составляет 99% от питания колонны, потока 22, таблица 2.6. Следовательно расход потока равняется:

10380,11 ∙ 0,99 = 10253,1 кг/ч.

 

Расчет на примере Бутадиен-1,3

10253,1 кг/ч (Gобщ)  –  100%

X кг/ч (Gком-та)  – 97,56%

 

 

Расчет остальных компонентов производят аналогично, результаты расчетов сводят в таблицу 3.4.

Таблица 3.4

Расход компонентов материального потока 25

 

№ п/п	Наименование	% весовой	кг/час
1.	н-Бутилены	0,12	12,2
2.	Бутадиен-1,3	97,56	10001,7
3.	Ацетилен	0,13	13,28
4.	Метилацетилен (пропин)	0,97	99
5.	Винилацетилен	0,32	32,61
6.	Углеводороды С5	0,92	94,3
	ИТОГО	100	10253,1

 

Материальный поток 29 (боковой отбор из К-3)

 

Исходные данные: состав бокового отбора из К-3 – Таблица П1.5

Методика расчёта: правило пропорции.

 

Расход материального потока 29 равен разности потоков 22 и 25:

10380,11 – 10253,1 = 124,46 кг/ч.

 

Расчет на примере Ацетилен

 

124,46 кг/ч (Gобщ)   –  100%

X кг/ч (Gком-та)  – 18,37%

 

 

Расчет остальных компонентов производят аналогично, результаты расчетов сводят в таблицу 3.5.

 

Таблица 3.5

Расход компонентов материального потока 29

 

№ п/п	Наименование	% весовой	кг/час
1.	Ацетилен	18,37	23,6
2.	Бутадиен-1,3	19,46	25
3.	Метилацетилен (пропин)	35,50	45,6
	ИТОГО	100	124,46

Материальный поток 53 (бутадиен-сырец после Е-4)

 

Исходные данные: состав бутадиен-сырец после Е-4 – Таблица П1.6 

Методика расчёта: правило пропорции.

 

Расход материального потока 53 составляет 99% от питания колонны, потока 25, таблица 2.6. Следовательно расход потока равняется:

10253,1 ∙ 0,99 = 10206,2 кг/ч.

 

Расчет на примере Бутадиен-1,3

 

10206,2 кг/ч (Gобщ)           –      100%

X кг/ч (Gком-та)  – 98%

 

 

Расчет остальных компонентов производят аналогично, результаты расчетов сводят в таблицу 3.6.

Таблица 3.6

Расход компонентов материального потока 53

 

№  п/п	Наименование	% весовой	кг/час
1.	н-Бутилены	0,12	12,2
2.	Бутадиен-1,3	98	10001,7
3.	Метилацетилен (пропин)	0,92	94,02
4.	Винилацетилен	0,19	19,46
5.	Углеводороды С5	0,77	78,86
	ИТОГО	100	10206,2

 

Материальный поток 50 (насыщенный АЦН из К-4)

 

Исходные данные: Состав насыщенного АЦН из К-4 – Таблица П1.7 

Методика расчёта: правило пропорции.

 

Расход материального потока 50 равен разности потоков 25 и 53:

10253,1 – 10206,2 = 49,43 кг/ч.

 

Расчет на примере Ацетилена

 

49,43 кг/ч (Gобщ)   –  100%

X кг/ч (Gком-та)  – 28,35%

 

 

Расчет остальных компонентов производят аналогично, результаты расчетов сводят в таблицу 3.7.

Таблица 3.7

Расход компонентов материального потока 50

 

№  п/п	Наименование	% весовой	кг/час
1.	Ацетилен	28,35	13,28
2.	Метилацетилен (пропин)	10,63	4,98
3.	Винилацетилен	28,07	13,15
4.	Углеводороды С5	32,96	15,44
	ИТОГО	100	49,43

 

3.1.4. Расчёт сводного материального баланса

 

Исходные данные: перечень основных материальных потоков – таблица 2.5

Методика расчёта: материальный баланс узла.

 

Материальный баланс установки выделения бутадиена из фракции С4 экстрактивной ректификацией представляется уравнением:

 

G = G1+ G2 + G3 +  G4           (3.3)

 

где G – расход сырья (пиролизной фракции), кг/ч;

G1 – расход бутилен-изобутиленовой фракции, кг/ч;

G2 – расход бокового отбора после Е-3, кг/ч;

G3 –  расход бутадиен-сырца после Е-4, кг/ч;

G4 –  расход насыщенного ацетиленом АЦН из К-4, кг/ч;

 

31434,34 = 21054,23 + 124,46 + 10206,2 + 49,43

 

Сводный материальный баланс представлен в табл. 3.8.

 

Таблица 3.8

Сводная таблица материального баланса

 

Наименование	БИФ, кг/час	Бутадиен-сырец после   Е-4, кг/час	Боковой отбор после   Е-3, кг/час	Насыщенный АЦН из К-4, кг/час	Сырье, кг/час
Углеводороды С3	94,3	–	–	–	94,30
н-Бутан и изо-Бутан	3363,47	–	–	–	3363,47
изо-Бутилен	8770,18	–	–	–	8770,18
н-Бутилены	8726,55	12,2	–	–	8738,75
Бутадиен-1,3	99,73	10001,7	23,6	–	10125
Ацетилен	–	–	25	15,86	40,86
Метилацетилен	–	94,02	45,6	4,98	144,60
Винилацетилен	–	19,46	30,26	13,15	62,87
Углеводороды С5	–	78,86	–	15,44	94,30
ИТОГО	21054,23	10206,2	124,46	49,43	31434,33