Составить материальный баланс процесса производства этилбензола (процесс сложный необратимый параллельный). Рассчитать расходные коэффициенты по сырью, селективность процесса, выход целевого продукта.
Исходные данные:
- производительность по техническому этилбензолу – 140 т/сут;
- содержание этилбензола в целевом продукте – 70%;
- содержание диэтилбензола в целевом продукте – 30%;
- содержание примесей в бензоле – 26%;
- содержание примесей в этилене – 15%;
- конверсия бензола – 0,8;
- конверсия этилена – 0,85.
Решение
Компонент Формула Молярная масса, кг/кмоль
Этилен (Э) С2Н4 28
Бензол (Б) С6Н6 78
Этилбензол (ЭБ) С8Н10 106
Диэтилбензол (ДЭБ) С10Н14 134
Основная реакция:
С6Н6 + С2Н4 = С8Н10 (1)
Побочная реакция:
С8Н10 + С2Н4 = С10Н14 (2)
По условию задачи производительность по техническому этилбензолу – 140 (т/сут) или 5833,33 (кг/час).
Технический этилбензол содержит 70% масс. этилбензола и 30% масс. диэтилбензола.
Следовательно, расход компонентов технического этилбензола равен:
G(ЭБ) = 5833,33 · 0,7 = 4083,33 (кг/час)
G(ДЭБ) = 5833,33 · 0,3 = 1750 (кг/час)
Рассчитаем количество этилена и этилбензола, прореагировавших по реакции (2).
G(ЭБ)2 = 1750/134·106 = 1384,33 (кг/час)
G(Э)2 = 1750/134·28 = 365,67 (кг/час)
Суммарно в реакции (1) образовалось следующее количество этилбензола:
G(ЭБ)1-2 = G(ЭБ) + G(ЭБ)2 = 4083,33 + 1384,33 = 5467,66 (кг/час)
Рассчитаем количество бензола и этилена, прореагировавшие в реакции (1):
G(Б)1 = 5467,66/106*78 = 4023,37 (кг/час)
G(Э)1 = 5467,66/106*28 = 1444,29 (кг/час)
Бензол, вступивший в реакцию (1) - это весь прореагировавший бензол. По условию задачи конверсия бензола составляет 0,8. Рассчитаем расход бензола на входе в реактор и количество непрореагировавшего бензола:
G(Б)0 = 4023,37/0,8 = 5029,22 (кг/час)
G(Б)ост = 5029,22 - 4023,37 = 1005,84 (кг/час)
По условию задачи содержание примесей в бензоле – 26%.
Следовательно, G(Б)0 составляет 74% от массы технического бензола.
Расход примесей, содержащихся в бензоле:
G(примеси в бензоле) = 5029,22∙2674=1767,02 (кгчас)
Эти примеси в неизменном количестве присутствуют в продуктах реакции.
Этилен вступил в обе реакции
. Общее количество прореагировавшего этилена:
G(Э)р = G(Э)1 + G(Э)2 = 1444,29 + 365,67 = 1809,96 (кг/час)
По условию задачи конверсия этилена составляет 0,85. Рассчитаем расход этилена на входе в реактор и количество непрореагировавшего этилена:
G(Э)0 = 1809,96/0,85 = 2129,36 (кг/час)
G(Э)ост = 2129,36 - 1809,96 = 319,40(кг/час)
По условию задачи содержание примесей в этилене – 15%.
Следовательно, G(Э)0 составляет 85% от массы технического этилена.
Расход примесей, содержащихся в этилене:
G(примеси в этилене) = 2129,36∙1585=375,77 (кгчас)
Эти примеси в неизменном количестве присутствуют в продуктах реакции.
Сведем все расчеты в таблицу материального баланса:
Приход Расход
Компонент кг/час % масс
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
