Алкилатордың жылулық есептеулері

Бастапқы мәліметтер:

Материалды ағындар, кмоль/сағ.: этилен фракциясы – 424,684/(3 3600) 0,0393; техникалық бензол – 700,728/(3 3600) 0,0649; диэтилбензол – 36,030/(3 3600) 0,0033; қайтып кететін газдар – 166,992/(3 3600) 0,0155; сұйық алкилат – 737,023/(3 3600) 0,0682; материалды ағындардың құрамын Материалды есептеулерден қараймыз.

Температура, ^оС: алкилаторға кірер кезде – 20; алкилатордан шығар кезде – 90.

Жылулық есептеулердің мақсаты – алкилаторда буланған бензолдың санын анықтау.

Аппараттағы жылулық баланстың жалпы түрдегі теңдеуі:

Ф₁ + Ф₂ + Ф₃ + Ф₄ Ф₅ + Ф₆ + Ф₇ + Ф₈ + Ф_жоғ. (34)

мұндағы, Ф₁, Ф₂, Ф₃, Ф₅, Ф₆, Ф₇ – этилен фракциясының, сұйық бензолдың, диэтилбензолдың, қайтып кететін газдардың, алкилаттың және бензол буларының жылулық ағындары, кВт; Ф₄ – экзотермиялық реакциялырдың жылуы, кВт; Ф₈ – бензолды буландыруға кететін жылу шығыны, кВт; Ф_жоғ. – қоршаған ортаға жоғалтулар, кВт.

Ф₁ және Ф₅ мәндерін анықтау үшін этилен фракциясының 20+273 293 К температура кезіндегі орташа молярлық жылусыйымдылығын есептейміз. Қайтып кететін газдар үшін 90+273 363 К.

Орташа молярлық жылусыйымдылықты есептеу 6 – кестеде көрсетілген.

6-кесте-Орташа молярлық жылусыйымдылық

6-кесте жалғасы

Этилен фракциясының жылулық ағыны:

Ф_і 0,0393 44,0523 20 34,625 кВт.

Қайтып кететін газдардың жылулық ағыны:

Ф₅ 0,0155 47,4832 90 66,239 кВт.

Техникалық бензолдың жылулық ағыны:

Ф₂ (0,0649+n₆) 134,218 20 174,215 + 2684,36n₆ кВт,

мұндағы: n_б – тоңазытқыш-конденсатор – алкилатор жүйесіндегі циркуляцияланатын бензолдың саны, кмоль/сағ.

Диэтилбензолдың жылулық балансын анықтаймыз. Диэтилбензолдың молярлық жылусыйымдылығының мәнін анықтамалықтан табамыз:

Ф₃ 0,0033 369,06 20 24,358 кВт.

1-7 реакциялардың (кДж/моль) жылуын есептейміз.

7-кесте-Реакция жылулары

Реакция	ΔHo298 ∑ΔHo298(кок) - ∑ΔHo298(исх)
С6Н6+С2Н4 → С6Н5-С2Н5	-12,48+49,03-52,30 = -113,81
С6Н4-(С2Н5)2+С6Н6 → 2С6Н5-С2Н5	2(-12,48)-49,03-(-72,35) = -1,64
С6Н6+2С2Н4 → С6Н4(С2Н5)2	-72,35-49,03-2 52,30 = -225,98
С6Н6+3С2Н4 → С6Н3(С2Н5)3	-122,63-49,03-3 52,30 = -328,56
С6Н6+4С2Н4 → С6Н2(С2Н5)4	-174,54-49,03-4 52,30 = -432,77
С6Н6 + С3Н6 → С6Н5-С3Н7	-41,24-49,03-20,41 = -110,68
2С6Н6+С2Н2 → (С6Н5)2С2Н4	297,31-2 49,03-226,75 = -27,50
2С6Н6+СО → (С6Н5)2СНОН	-46,17-2 49,03-(-110,53) = -33,70

Экзотермиялық реакциялардың жылуын есептейміз:

Ф₄ = [1000/(3 3600)](110,129 113,81 + 36,030 + 44,613 225,98 + 8,564 328,56 + 1,548 432,77 + 25,481 + 0,849 27,50 + 0,255 33,70) = 1000 29010,4103/(3 ) = 2686,149 кВт.

Жалпы келіп тускен жылу:

Ф_кел.= 34,625 + 174,215 + 2684,36n_б + 24,358 + 2686,149 = (2919,347 + 2684,36n_б) кВт.

Алкилаттың жылу ағынын анықтау үшін оның 363 К температура кезіндегі орташа молярлық жылусыйымдылығын есептейміз:

C_m = 152,07 0,64 + 186,56 0,247 + 369,06 0,061 + 464,46 0,012 + 559,86 0,002 + 321,36 0,035 + 415,94 0,001 + 94,48 0,002 = 184,465 Дж/(моль К).

Сұйық алкилаттың жылу ағыны:

Ф₆ = 0,0682 184,465 90 = 1132,246 кВт.

Бензол буының жылу ағыны:

Ф₇ = 101,77 90n_б = 9159,3n_б кВт

Бензолды буландыруға кететін жылу шығыны:

Ф₈ = 78 391,3n_б = 30521,4n_б кВт,

мұндағы: 391,3 – бензолдың 363 К температура кезіндегі булануының меншікті жылуы, кДж/кг.

Қоршаған ортаға жоғалатын жылу келген жылудың 3%-ын құрайды деп қабылдай мыз:

Ф_жоғ. = 0,03(2919,347 + 2684,36n_б) = 87,580 + 80,53n_б кВт.

Жылудың жалпы шығыны:

Ф_шығ. = 66,239 + 1132,246 + 9159,30n_б + 30521,40n_б + 87,580+ 80,53n_б = 1286,065 + 39761,23n_б кВт.

Циркуляцияланатын бензолдың мөлшерін кіріс пен шығыс жылуын теңестіру жағдайынан алады:

2919,347 + 2684,36n_б = 1286,065 + 39761,23n_б;

37076,87n_б = 1633,282;

n_б = 0,04405 кмоль/с.

Алкилдеу сатысы кезіндегі буланатын бензол мөлшері:

0,04405 3 3600 = 475,740 кмоль/сағ. немесе 37108 кг/сағ.

37,108/19,312 = 1,92 т

Яғни, 1 т этилбензол алуға кетеді. Оптималды технологиялық режимге сәйкес келеді.

Алкилаторға берілетін барлық бензол (циркуляцияланатын бензолды қоса есептегенде):

700,728 + 475,740 = 1176,468 кмоль/сағ. немесе 91765 кг/сағ.

Қайтып кететін газдардың жалпы мөлшері (буланатын бензолды қоса есептегенде):

166,992 + 475,740 = 642,732 кмоль/сағ. немесе 3886 + 37108 = 40994 кг/сағ.

Алкилдеу сатысының материалдық балансын құрамыз.

8-кесте-Алкилдеу сатысының материалдық балансы

9-кесте-Алкилатордың жылулық балансы

Буланатын бензолдың есептелген мөлшері арқылы жылу ағынын нақтылаймыз:

Ф₂ = (0,0649+0,04405) 134,218 20 = 292,461 кВт;

Ф₇ = 0,04405 101,77 90 = 403,467 кВт;

Ф₈ = 0,04405 391,3 = 1344,468 кВт.

Қайтып кететін газдардың жылу ағыны құрайды:

66,239 + 403,467 = 469,706 кВт.

Алкилатордың жылулық балансын құраймыз(кесте). Ф_жоғ. мәнін кірген және шыққан жылудың әр түрлілігімен анықтаймыз.

Орытынды

Курстық жұмыста бензолды алкилдеу арқылы этилбензол алу өндірісінің жалпы сипаттамасы қарастырылды. Алкилдеуші агенттер мен катализаторлардың түрлері, процестің негізгі физика-химиялық негіздері және бұл процестің технологиялық схемасы сипатталған. Курстық жұмысты орындау барысында бастапқы берілген мәліметтер бойынша, яғни 100 %-ды этилбензолға есептегендегі жылдық өнімділігі 150 000 т болатын, жылдық жұмыс уақыт қоры 8000 сағат болатын процестің материалдық балансы есептелінді және алкилатордың жылулық есептеулері жүргізілді. Негізгі аппарат-алкилатордың есептеулері жүргізілді. Негізгі аппарат есебінде, яғни алкилатор ретінде көміртекті болаттан жасалған сфералы түптері бар вертикальды цилиндрлі аппарат алынды.

• ⇐ Назад
1
2
3
45