Расчет материального баланса полимера, НМС и воды

                                      3.6 МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС

Исходные данные:

Полимер – 98,95%

НМС – 1%

Вода – 0,05%

В 1 тонне готовой продукции содержится 989,5 кг полимера, 10кг НМС, 0,5 кг воды.

1.  При сушке потери 0,5 % или
989,5 * 0,005 = 4,9475 кг/т.

На сушку поступает полимера 989,5 • 1,005 = 994,447 кг/т.

Вместе с полимером поступает: НМС:

10 • 1,005 = 10,05 кг/т;

Полимер, НМС,  входят в состав гранулята поликапроамида.

 Следовательно, гранулята ПКА на сушку поступает: 994,447 + 10,05 = 1004,497 кг/т.

Гранулят ПКА на сушку поступает с влажностью 10 %

Отсюда влажного гранулята на сушку приходит: 1004,497:0,9 = 1116,107 кг/т, где 0,9 - доля сухого гранулята во влажном продукте.

Содержание влаги в грануляте после сушки не должно превышать 0,05 %.

Высушенного гранулята с учетом остаточной влажности   на стадию формова

ния уходит: 1004,497 • 100 / (100 - 0,05 ) = 1004,9985 кг/т.

В грануляте содержится влаги: 1004,9985 – 1004,497 = 0,5015кг/т.

При сушке удаляется влаги: 1116,107-1004,9985 = 111,1085 кг/т.

2.  На экстракцию в составе гранулята приходит полимер, НМС,
При экстракции теряется только полимер в виде НМС. Эти
потери составляют 10 % от суммы (полимер+НМС)

На экстракцию приходит полимера вместе с НМС: (994,447+10,05) 1,1= 1104,946 кг/т, где 10,05 - масса НМС, оставшаяся в полимере после экстракции.

При экстракции теряется полимера в виде НМС: (994,447 + 10,05) 0,1 = 100,4497 кг/т.

3. Гранулирование

    На этой стадии потери полимера составляют 0,1%:

1104,946*0,001 = 1,1049 кг/т.

С учетом потерь полимера на данной стадии образуется:

1104,946*1,001 = 1106,051 кг/т.

 4. Стадия  полиамидирования

При полиамидировании потери полимера составляют 0,5 % или по массе:
1106,051*0,005 = 5,5302 кг/т.        

С учетом потерь полимера на данной стадии образуется:
1106,051 + 5,5302= 1111,5812 кг/т.

В состав полимера входят остатки бензойной кислоты, применяемой в качестве регулятора молекулярной массы.

Количество бензойной кислоты рассчитаем по уравнению реакции:
      НN(CO)₅CO + Н₂О  → ОН[OC(CH₂)₅NH]_nH

           150*113                             (150*113+18)

   ОН[ОС(СН₂)₅NH]_nН + НООСС₆Н₅ ^→ Н₂О + НО[OC(CH₂)₅NH]_nОСС₆Н₅
    (150*113+18)                  122                                   (150*113+17+105)=17072

На экстракцию поступает поликапроамид с ή_отн = 2,4 + 2,6

Принимаем среднее значение ή_отн= 2,5 и рассчитываем среднюю молекулярную массу полимера (М) и среднюю степень полимеризации (n):

М = 100 * 113 (п_отн - 1 )= 100 * 113 (2,5-1) ≈ 17000,

где 113 - молекулярная масса элементарного звена ПКА.

N = M: 113=17000: 113 = 150.

Рассчитываем потребность в 100 %-й бензойной кислоте и

ε -капролактаме:

На 17072 кг ПКА    —    122 кг бензойной кислоты

на   1130,460 кг ПКА    —    х   кг бензойной кислоты

х =  1110,4647 * 122 /17072 = 7,936 кг/т,

где 17072 — уточненная молекулярная масса ПКА с учетом концевых групп.

Необходимое количество ε-капролактама составит:

На 17072         кг ПКА     — 150*113 кг ε -капролактама

На 1111,5812    кг ПКА    — х кг ε-капролактама

х= 1111,5812*150* 113 /17072 =1103,637 кг/т.

   Для активации полимеризации ε – капролактама используется дистиллированная вода в количестве 1,5-3 % от массы ε – капролактама. В данном проекте принимаем

3 %.

Следовательно, расход воды составит:

1103,637*0,03 = 33,109 кг/т.

5. Стадия приготовления реакционной смеси

Потери при приготовлении реакционной смеси жидкого ε-капролактама составляют 0,1%:

1103,637*0,001 = 1,1036 кг/т.

С учетом потерь жидкого ε - капролактама потребуется

1103,637*1,001 = 1104,741 кг/т

   В перерасчете на товарный продукт ε  - капролактама необходимо взять:

1104,741:0,998 = 1106,954   кг/т

   Воды с ε - капролактамом поступает : 1106,954 - 1104,741  = 2,213 кг/т

   Потери бензойной кислоты при приготовлении реакционной смеси

состав­ляют 0,1 %.

   С учетом потерь бензойной кислоты потребуется:

7,936 * 1,001 = 7,944 кг/т.