Назад Оглавление Вперед
Главная страница Образовательная среда Лаборатория Производство Сотрудники и студенты Выставки, конференции Доска объявлений Личные страницы Чат Поиск Почта

Практическое занятие N1

Расчёты расходных коэффициентов и степени превращения сырья

Пример 1.

Рассчитать расход бензола и пропан-пропиленовой фракции газов крекинга [30% (об.) пропилена и 70%(об.) пропана] для производства 1 т фенола, если выход изопропилбензола из бензола составляет 90% от теоретического, а фенола из изоропилбензола -93%.

Молекулярная масса: бензола-78, пропилена-42, пропана-44, фенола-94.

Решение. Получение фенола и ацетона на основе бензола и пропилена состоит из трёх стадий:

первая стадия- получения изопропилбензола (кумола)

С6H 6+CH2CHCH3 ® C6 H5CH (CH3) 2

вторая стадия- окисления изопропилбензола в гидропероксид

C6 H5CH (CH3) 2 + O2 ® C6 H5C (CH3) 2 OOH

третья стадия- разложение гидропероксида изопропиленбензола (кипячением с H2 SO4)

C6 H5C (CH3) 2 OOH ® C6H5OH + (CH3)2 CO

                                 фенол            ацетон

Все стадии процесса можно изобразить схемой:

С6H 6+CH2CHCH3 C6 H5CH (CH3) 2 C6 H5C (CH3) 2 OOH C6H5OH + (CH3)2 CO

бензол    фенол                                                                                                               ацетон

а) Получение 1 кмоль фенола обеспечивается 1 кмоль бензола; таким образом, теоретический расход бензола на 1 т продукта (фенола)

78*1/94=0,83 т

с учётом степеней превращения на стадиях процесса:

0,83(0,90*0,93)=0,99 т

б) На образование 1 кмоль фенола требуется 22,4 м3 пропилена, т. е. Для получения 1 т фенола необходимо

22,4*1000/94=238 м3 пропилена

и с учётом степеней превращения по стадиям:

238/(0,90*0,93)=284 м3 или 284*42/(22,4*1000)=0,533 т

Вместе с пропиленом подано

284*70/30=664 м3 или 662*44/(22,4*1000)=1,3 т пропана

Всего пропан-пропиленовой фракции: 946 м3 или 1,833 т.

 

 

Пример 2.

Определить расходные коэффициенты в производстве карбида кальция (технического), содержащего [% (масс.)]: CaC2 -78; CaO -15; C-3; прочие примеси- 4. Известь содержит 96,5% CaO. Содержание (%) в коксе: золы- 4, летучих - 4, влаги- 3.

Расчёт вести на 1 т технического продукта. Молекулярная масса: CaC2- 64, CaO- 56.

Решение. Карбид кальция получают по уравнению: CaO +3C = CaC2 +CO. В 1 т продукта содержится 0,78 т CaC2. Расход (т) извести CaO:

по стехиометрическому соотношению 0,78*56/64 = 0,675

непрореагировавшей 1*0,15 = 0,15

суммарный 0,675 + 0,15 = 0,825

технической 0,825/0,965 = 0,85

 

Расход (т) углерода:

На образование CaC2 0,78*3*12/64 = 0,44

Непрореагировавшего 1*0,03 = 0,03

суммарный 0,44 + 0,03 = 0,47

Содержание углерода в коксе составляет 100 - (4 + 4 + 3) = 89%, откуда расход кокса: 0,47/0,89 = 0,53 т.

 

Пример 3.

Рассчитать расходный коэффициент природного газа, содержащего 97% (об.) метана, в производстве уксусной кислоты (на 1 т) из ацетальдегида. Выход ацетилена из метана составляет 15% от теоретически возможного, ацетальдегида из ацетилена - 60%, а уксусной кислоты из ацетальдегида - 90% (масс.).

Молекулярная масса: С2H2 - 26; CH3CHO -44; CH3COOH - 60; СH4 - 16.

Решение. Уксусную кислоту получают из метана многостадийным методом согласно уравнениям:

2СH4 = С2H2 + 3H2; С2H2 + H2O = CH3CHO; CH3CHO + 0,5O2 = CH3COOH

Теоретический расход метана на 1 т уксусной кислоты

1*2*16/60 = 0,534 т

с учётом выхода продукта по стадиям:

0,534/(0,9*0,6*0,15) = 6,59 т или 6,59*22,4*103 /16 = 9226 м3

Расход природного газа: 9226/0,97 = 9500 м3

 

Пример 4.

Определить количество аммиака, требуемого для производства 100000 т/год азотной кислоты, и расход воздуха на окисление аммиака, если цех работает 355 дней в году, выход оксида азота 0,97, степень абсорбции 0,92, содержание аммиака в сухой аммиачно-воздушной смеси 7,13% (масс.).

Молекулярная масса: NH3 - 17 ; HNO3 - 63.

Решение. Окисление аммиака является первой стадией получения азотной кислоты из аммиака. По этому методу аммиак окисляется кислородом воздуха в присутствии платинового катализатора при 800 - 900 Co до оксидов азота, после чего диоксид азота поглощается водой с образованием азотной кислоты. Схематично процесс можно изобразить уравнениями:

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O; 2NO + O2 = 2NO2; 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO

Для материальных расчётов можно в первом приближении записать суммарное уравнение этих стадий в виде:

NH3 + 2O2 = HNO3 + H2O

Количество аммиака для получения 100000 т HNO3 с учётом степени окисления и степени абсорбции:

100000*17/(63*0,97*0,92) = 30300 т

Расход аммиака:

1000*30300/(355*24) = 3560 кг/ч или 3560*22,4/17 = 4680 м3/ч

Расход воздуха на окисление (в составе аммиачно-воздушной смеси):

4680(100 - 11,5)/11,5 = 36000 м3

Здесь 11,5 - содержание NH3 в смеси:

((7,13/17)*100)/(7,13/17 + 92,87/29,0) = 11,5% (об.)

Назад Оглавление Вперед