Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Спроектировать контактный аппарат для гидрирования бензола в циклогексан



 Другие рефераты
Способы получения радионуклидов для ядерной медицины Абсолютизм: развитие военного законодательства при Петре 1 Авторское и патентное право Сравнительная характеристика меди и калия

Спроектировать контактный аппарат для гидрирования бензола в циклогексан.

                              Исходные данные:

|1.  |Производительность                        |40 000 т/год          |
|2.  |Чистота бензола                           |99,9995%              |
|3.  |Состав водородной смеси                   |H2 – 97%, N2 – 2,6%,  |
|    |                                          |CH4 – 0,4%            |
|4.  |Чистота циклогексана                      |99,6%                 |
|5.  |Время на перезагрузку катализатора        |760 ч/год             |
|6.  |Производительность узла гидрирования      |4 т/час               |
|7.  |Степень гидрирования                      |99,6%                 |
|8.  |Соотношение газов на входе в реактор      |(H2 + N2)/C6H6 = 8    |
|9.  |Объёмная скорость газов                   |0,6 л/(л(кат(час)     |
|10. |Температура ввода газов в реактор         |130 – 1400 С          |
|11. |Температура гидрирования                  |180 – 2000 С          |
|12. |Температура циркуляции газа               |400 С                 |
|13. |Тепловой эффект гидрирования              |2560 кДж/кг бензола   |
|14. |Состав циркуляционного газа               |H2 – 50%, N2 – 50%    |
|15. |Давление в системе                        |18 кгс/см2            |
|16. |Коэффициент растворимости                 |                      |
|    |водорода в реакционной смеси при 350 С    |0,12 нм3/т.атм.       |
|    |азота в реакционной смеси при 350 С       |0,25 нм3/т.атм.       |

[pic]



                             Материальный баланс

      Принципиальная схема процесса получения циклогексана представлена на
рисунке.

      Процесс производства циклогексана – непрерывный. Отсюда  годовой  фонд
рабочего времени:

                        365 * 24 – 760 = 8000 час/год
      Часовая производительность по циклогексану с учётом 0,2% потерь:
                     (40000*1000/8000)*1,002 = 5010 кг/ч
                        или  5010*22,4/84 = 1336 м3/ч
      По уравнению реакции C6H6 + 3H6 ( C6H12 расходуется:
бензола:       1336 м3/ч или 4652,1 кг/ч;
водорода:     3*1336 = 4008 м3/ч или 358 кг/ч;

      Расход технического бензола:
                      4652,1*100/99.9995 ( 4652,1 кг/ч;
      В соответствии с  заданным  объёмным  отношением  компонентов  [(H2  +
N2)/C6H6 = 8; H2 : N2 : C6H6 = 5,5 : 2,5 :  1]   в  реактор  первой  ступени
подают:
водорода:   5,5*1336 = 7348 м3/ч;
азота:           2,5*1336 = 3340 м3/ч;
остаётся водорода в циркуляционном газе после реактора второй ступени:
                           7348 – 4008 = 3340 м3/ч
      Выходит после реактора азотоводородной смеси:
                           3340 + 3340 = 6680 м3/ч
      Определяем объёмную долю циклогексана в циркуляционном газе  с  учётом
частичной конденсации циклогексана из газовой  смеси.  Давление  насыщенного
пара циклогексана при 400 С составляет рп = 24620 Па. При  давлении  газовой
смеси  в  сепараторе  рсм  =  18*105  Па  объёмная   доля   циклогексана   в
циркуляционном газе:
            ( = (рп / рсм) * 100  = [24620/1800000]*100 ( 1,37 %
      Пренебрегая для упрощения расчёта растворимостью азота  и  водорода  в
циклогексане, находим количество циклогексана в газовой  смеси  на  входе  в
реактор первой ступени:
               6680*1,37/(100 – 1,37) = 92,8 м3/ч или 348 кг/ч
16,5 м3/ч или 11,8 кг/ч
      Состав газовой смеси на входе в реактор первой ступени:

|         |C6H6     |C6H12    |H2       |N2       |CH4      |(        |
|V( , м3/ч|1336     |92,8     |7348     |3340     |16,5     |12133,3  |
|(i, %    |11       |0,76     |60,6     |27,5     |0,14     |100      |
|m( , кг/ч|4652,1   |348      |656,1    |4175     |11,8     |9843     |
|wi, %    |47,26    |3,54     |6,67     |42,41    |0,12     |100      |

      Принимаем, что степень конверсии бензола  в  реакторе  первой  ступени
равна 0,93, следовательно, реагирует:
бензола:    1336 * 0,93 = 1242,5 м3/ч;
водорода:   1242,5 * 3 = 3727,5 м3/ч.
      Образуется циклогексана: 1242,5 м3/ч.
      Рассчитываем  состав  газовой  смеси  на  выходе  из  реактора  первой
ступени:
                       V( , м3/ч                   (i, %
      C6H6        1336-1242,5 =   93,5              1,1
      C6H12       92,8 + 1242,5 =       1335,3          15,9
      H2          7348 - 3727,5 =       3620,5          43,1
      N2                          3340             39,7
      CH4                         16,5              0,2
___________________________________________________________
      (                           8405,8          100,0

      С целью уточнения степени конверсии  рассчитаем  константу  равновесия
реакции получения циклогексана по формуле:
                   lgKp = 9590/T-9,9194lgT+0,002285T+8,565
где Т = 273+180 = 453 К.
                         lgKp = 4,4232, Kp = 26 500
      Определяем  константу  равновесия  реакции  по  значениям  парциальных
давлений компонентов.
рбензола = 1,8 * 0,0111 = 0,01998;
рциклогексана = 1,8 * 0,1586 = 0,28548;
рводорода = 1,8 * 0,43 = 0,774.

Kp      =       рциклогексана      /(      рбензола*      р3водорода)      =
0,28548*1000/(0,01998*0,7743) = 30790

       Сравнивая  значения  Kp,  рассчитанные  по  значениям  по   значениям
парциальных давлений компонентов и по эмпирической  формуле  (26  500  <  30
790), видим, что принятая степень конверсии бензола завышена.
      Рассчитываем Kp, варьируя степень конверсии бензола  на  интервале  от
0,92 до 0,93:


|Степень   |Kp        |
|конверсии |          |
|0,92      |26175     |
|0,921     |26582     |
|0,922     |27001     |
|0,923     |27431     |
|0,924     |27872     |
|0,925     |28325     |
|0,926     |28791     |
|0,927     |29270     |
|0,928     |29762     |
|0,929     |30268     |
|0,93      |30790     |

      Видно, что наиболее точное  совпадение  значения  Kp  к  рассчитанному
достигается при степени конверсии 0,921.
      Уточним состав газовой смеси на выходе из реактора  первой ступени.
бензол:     1336 * 0,921 = 1230,5 м3/ч;
водород:     1230,5 * 3 = 3691,5 м3/ч.
      Образуется циклогексана: 1230,5 м3/ч.
      Рассчитываем  состав  газовой  смеси  на  выходе  из  реактора  первой
ступени:

|         |C6H6     |C6H12    |H2       |N2       |CH4      |(        |
|V( , м3/ч|105,5    |1323,3   |3656,6   |3340     |16,5     |8441,9   |
|(i, %    |1,2      |15,7     |43,3     |39,6     |0,2      |100      |
|m( , кг/ч|367,3    |4962,4   |326,5    |4175     |11,8     |9843     |
|wi, %    |3,7      |50,4     |3,3      |42,5     |0,1      |100      |



      В реакторе второй ступени реагирует 105,5  м3/ч  бензола,  расходуется
105,5*3  =  316,5  м3/ч  водорода  и  образуется  105,5  м3/ч  циклогексана.
Остаётся 3656,6 - 316,5 = 3340,1 м3/ч водорода.
      Количество циклогексана на выходе из реактора второй ступени:
                        1323,3 + 105,5 = 1428,8 м3/ч
      Количество газовой смеси на выходе из реактора второй ступени:
                 1428,8 + 3340,1 + 3340 + 16,5 = 8125,4 м3/ч
      Потери циклогексана с продувочными и танковыми газами составляют  0,2%
или (1428,8-92,8)*0,002 = 1336*0,002 =  2,7  м3/ч,  возвращается  в  реактор
первой ступени – 92,8 м3/ч циклогексана.
      Количество циклогексана, конденсирующегося в сепараторе:
              1428,8 - 2,7 - 92,8 = 1333,3 м3/ч или 5000 кг/ч.
      Растворимость компонентов газа в циклогексане:
водорода – 0,120 м3/т; азота – 0,250 м3/т при 350 С и давлении 100 000 Па.
      В циклогексане при давлении 18*105 Па растворяется:
водорода:   0,120 * 18 * 5 = 10,8 м3/ч или 0,96 кг/ч;
азота:           0,250 * 18 * 5 = 22,5 м3/ч или 28,13 кг/ч.
Считаем, что метан растворяется полностью.
      Всего из сепаратора выходит жидкой фазы:
                  1333,3 + 10,8 + 22,5 + 16,5 = 1383,1 м3/ч
                                     или
                  5000 + 0,96 + 28,13 + 11,8 = 5040,89 кг/ч

      Состав газовой смеси после сепаратора:
                       V( , м3/ч         (i, %
C6H12            1428,8-1333,3 = 95,5    1,4
H2               3340,1- 10,8 = 3329,3 49,4
N2               3340 – 22,5 =  3317,5 49,2
(                               6742,5 100

      Состав продувочных газов:
                                      V( , м3/ч
C6H12                                            2,7
H2                           2,7*49,4/1,4 = 95,3
N2                                     2,7*49,2/1,4 = 94,9
                                        192,9
      Состав циркуляционного газа:
                                     V( , м3/ч
C6H12                                         92,8
H2                     3329,3-95,3 = 3234
N2                     3317,5-94,9 = 3222,6
(                                     6549,4

      Расход свежей  азотоводородной  смеси  должен  компенсировать  затраты
водорода на реакцию гидрирования, потери азотоводородной смеси при  продувке
и на растворение в циклогексане.
      Состав свежей азотоводородной смеси:
                                                      V( , м3/ч
H2               7348 - 3340,1 + 95,3 + 10,8 = 4114
N2                                                         94,9  +  22,5   =
117,4
(                                               4231,4
      Т.к. метан содержится в газовой смеси с водородом, то его содержание:
                   4114 * 0,004 = 16,5 м3/ч или 11,8 кг/ч
       Продувочные  газы   охлаждаются   в   холодильнике-конденсаторе   при
температуре  100  С.  Парциальное  давление  паров  циклогексана  при   этой
температуре равно 6330 Па, объёмная доля циклогексана  в  газе  после  после
холодильника-конденсатора составляет:
                         (6330/1800000)*100 = 0,35%
      Количество водорода и азота в продувочных газах:
                          192,9 - 2
123
скачать работу


 Другие рефераты
Социокультурный подход к анализу общества
Английский портрет 18 века
Анархизм в Европе в 1/2 XX века
Методы расчета естественного и искусственного освещения


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ