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 ήотн = 2,4 + 2,6
Принимаем среднее значение ήотн= 2,5 и рассчитываем среднюю молекулярную массу полимера (М) и среднюю степень полимеризации (n):
М = 100 * 113 (потн - 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.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.