Результат решения системы уравнений

7.4. Результат решения системы уравнений

Для решения представим систему уравнений в виде матрицы:

 

№ ур-я

bi при xi

Свободный член

x1

x2

x3

x4

x5

x6

x7

b

0,17

-1

-35,65

0,99

-0,04

39,22

0,1292

0,0227

27,09

0,0816

0,055

17,11

0,1416

17,11

-0,17

0,85

-0,17

0,01

-0,73

 

Решение системы ищем в виде:

X=A^-1B,

где А^-1 – обратная матрица коэффициентов при Х, а В – вектор-столбец свободных членов, Х – вектор-столбец неизвестных. Для вычисления используем электронные таблицы MS Excel. Полученные данные заносим в таблицу 4.

 

Таблица 4

Наименование компонентов

Условное обозначение

Х_i

Размерность

Значение по расчету

Циркулирующий газ

N₅₁

Х₁

кмоль

1184,73

Этилен после блока смешения

N₁₂^С2Н4

Х₂

кмоль

237,06

Кислород технический

N₀₁₁

Х₃

кмоль

39,63

Отдувка

N₅₀₁

Х₄

кмоль

0,54

Оксид этилена

G₄₀₀

Х₅

кг

1190,42

Вода

G₄₀₁

Х₆

кг

307,57

Оксид углерода (IV)

N₅₀₀

Х₇

кмоль

17,04

7.5. Результаты расчета.

Рассчитав мольные потоки веществ, можем составить материальный баланс для всей системы (табл. 5).

4.1.1 Материальный баланс химико-технологической системы производства оксида этилена из 1000кг этилена.

Таблица 5

 

Введено

Получено

Название

Масса, кг

%

Название

Масса, кг

%

С₂Н₄

1000,00

44,12

С2Н4О

1190,42

52,52

О₂

1255,60

55,39

СО₂

749,73

33,08

N₂

11,11

0,49

Н2О

307,57

13,57

 

 

 

отдувка

15,82

0,70

 

 

 

N₂

11,11

 

 

 

 

O₂

0,69

 

 

 

 

CO₂

1,43

 

 

 

 

C₂H₄

2,59

 

 

 

 

Невязка

-3,16

-0,14

Всего

2266,70

 

Всего

2266,70

100,00

 

Состав рецикла:

 

Рецикл

Масса, кг

N₂

24233,27

O₂

1516,46

CO₂

3128,41

C₂H₄

5649,407

 

 

5 Поточная диаграмма материального баланса.

 

Н₂О

С₂Н₄О

отдувка

СО₂

конденсат

газ

О_2техн

С₂Н₄

ректификация

смешение

синтез

абсорбция оксида этилена

очистка от оксида углерода (IV)

рецикл

Масштаб: 1см = 1500кг, для потока рецикла 1см = 15000кг

7.6 Расчет основных технологических показателей процесса

1. Расходные коэффициенты по сырью (этилену)

· Теоретический расходный коэффициент:

· Практический расходный коэффициент:

           

2. Выход:

3. Конверсия этилена

за 1 проход:

 – по условию.

для всей системы в целом:

4. Селективность:

8. Выводы

Рассчитан процесс получения оксида этилена, в расчете на 1000кг этилена в качестве сырья. Согласно расчету необходимо 1255.60 кг технического кислорода. При этом 34527.55 кг смеси циркулируется по системе, из которых на этилен приходится 5649.41 кг. Помимо основного продукта образуется оксид углерода (IV) в количестве 751.16 кг и 307.57 кг воды. Для предотвращения накапливания инерта (азота) из системы отдувается 15,82 кг газа, содержащего 2,59 кг этилена.

Процесс идет с заданной селективностью 76,00 %. Благодаря рециклу конверсия этилена повышается от 15,0% до 99,73%.