ЗАДАЧА 5.

Определить длину трубчатого реактора для непрерывного полу­чения полиэтилена высокого давления.

Исходные данные.

В I зону реактора поступает G₁тонн/сутки газа. Степень пре­вращения этилена в полиэтилен f₁%. Температура 260°С и давление 2200 атм. При этих условиях плотности (ρ) этилена, пропанаи полиэтилена соответственно составляют 530, 848 и 930 кг/м³.Весовая доля пропана –γ₁. Внутренний диаметр трубчатого по­лимеризатора составляет d₁и d₂(метров) соответственно в I и II зонах. Во вторую зону поступает G₂тонн/сутки газа, степеньпревращения этилена в полиэтилен во II зоне f₂%. Плотности компонентов реакционной смеси составляют ρ_{этилена} = 524 кг/м³,ρ_{пропана}=841 кг/м³. Весовая доля пропана. γ₂ во II зоне.ρ_{пропилена}=926 кг/м³. Время реакции (с) в I зоне τ₁, во II τ₂.

Решение

Принимаем коэффициент заполнения φ = 1.

В конце первой зоны находим выход полиэтилена

G_пэ1 = f₁·G₁ = 0,083·350 = 29,05 т/сутки.

Его объем

V_пэ1 = G_пэ1/ρ₁ = 29,05000·/930 = 31,2м³/сутки.

Вес пропана в сутки

G_п1 = γ₁·G₁ = 0,03·350 = 10,5 т/сутки.

Его объем

V_п1 = G_п1/ρ₁ = 10,5000·/848 = 12,4м³/сутки.

Вес этилена в сутки

G_э1 = G₁-G_пэ1-G_п1 = 350-29,05-10,5 = 310,45 т/сутки.

Его объем

V_э1 = G_э1/ρ₁ = 310,45000·/530 = 585,8м³/сутки.

Полный объем компонентов в сутки

V₁ = V_пэ1+V_п1+V_э1 = 31,2+12,4+585,8 = 629,4 м³/сутки.

Скорость прохождения этого объема через трубу

v₁ = 4V₁/(24·60·60·πd₁) = 4·629,4/(24·60·60·π·0,02) =0,4637 м/с.

Время прохождения этого объема через трубу

t₁=V₁/(v₁·S₁) = 4V₁/(v₁·πd₁²) = 4·629,4/(0,4637·π·0,02) = 86400с.

Длина 1 трубы

L₁ = v₁·t₁ = 0,4637·86400 = 40067м.

В конце второй зоны находим выход полиэтилена

G_пэ2 = f₂·G₂ = 0,18·600 = 108 т/сутки.

Его объем

V_пэ2 = G_пэ2/ρ₂ = 108000·/926 = 116,6м³/сутки.

Вес пропана в сутки

G_п2 = γ₂·G₂ = 0,02·600 = 12 т/сутки.

Его объем

V_п2 = G_п2/ρ₂ = 12000·/841 = 14,3м³/сутки.

Вес этилена в сутки

G_э2 = G₂-G_пэ2-G_п2 = 600-108-12 = 480 т/сутки.

Его объем

V_э2 = G_э2/ρ₂ = 480000·/524 = 916,0м³/сутки.

Полный объем компонентов в сутки

V₂ = V_пэ2+V_п2+V_э2 = 116,6+14,3+916,0 = 1046,9 м³/сутки.

Скорость прохождения этого объема через трубу

v₂ = 4V₂/(24·60·60·πd₂) = 4·1046,9/(24·60·60·π·0,03) =0,514 м/с.

Время прохождения этого объема через трубу

t₂=V₂/(v₂·S₂) = 4V₂/(v₂·πd₂²) = 4·1046,9/(0,514·π·0,03) = 86400с.

Длина 2 трубы

L₂ = v₂·t₂= 0,514·86400 = 44433м.

Длина всех труб

L = L₁+L₂ = 40067+44433 = 84500м ≈ 84,5 км.

Список использованной литературы

1. Белокурова Л.Б., Корженевский А.Л. Выполнение технологической части курсового и дипломного проектов; Методические указания для студентов специальностей 25.05.00. Иван. хим.-технол. академия, Иваново, 1993.

2.Белокурова Л.Б., КойфманОМ, Оборудование и основы проектирования (Сборник примеров расчетов оборудования заводов пластмасс). Иван. хим.-технол. академия, Иваново, 1987.

3 Белокуров А.Б, Оборудование дляпроизводства и переработки полимеров и пластических масс. Иллюстрационные материалы по курсу"Оборудование и основы проектирования", Иван. хим.-технол.академия, Иваново, 1998.

4. Козулин Η.А., Соколов Β,Η.,Шапиро Л.Я. Примеры и задачи по курсу оборудования заводов химической промышленности. - М.-Л.: Машиностроение, 1996. - 491с,