Пример 10.

В реактор получения формальдегида окислением метанола со спирто-воздушной смесью вносится 107 кВт теплоты. Суммарный тепловой эффект реакций окисления метанола равен 110 кДж/моль, а массовый расход метанола на окисление составляет 1500 кг/ч. Тепловой поток, вносимый контактными газами, равен 1140 кВт. Определить площадь поверхности теплообмена и массовый расход воды для отвода выделяющегося из слоя катализатора тепла через змеевиковый холодильник, если средний температурный напор равен 560 К, а температура воды на входе в холодильник и на выходе из него соответственно равна 20 и 60 °С. Коэффициент теплопередачи равен 390 Вт/(м²·К). Теплопотери не учитывать.

Решение. Количество теплоты, выделяющейся за счет реакции окисления метанола:

Общий приход теплоты:

107+1433 = 1540 кВт

Количество отводимой теплоты (из уравнения теплового баланса):

1540— 1140= 400 кВт

Площадь поверхности теплообмена:

Массовый расход воды:

кг/с

или 2,4 · 3600 = 8640 кг/ч

Пример 11.

Определить компонентный состав бензиновой фракции (пределы выкипания 93÷123 °С), полученной в процессе прямой гонки нефти, если количество получаемой фракции составляет 34800 кг/ч. Состав бензиновой фракции в массовых долях следующий: парафиновые углеводороды 27,2%, непредельные углеводороды 0,7%, ароматические углеводороды 0,9%, нафтеновые углеводороды 71,2%. Определить массовый расход нефти, необходимой для получения указанной фракции, если выход фракции составляет 20% общей массы нефти, затраченной на прямую гонку.

Решение. Массовый расход нефти для получения бензинов фракции с учетом 20%-ного выхода:

Компонентный состав бензиновой фракции:

парафины

непредельные

ароматические

нафтены

Пример 12.

Определить компонентный состав бензиновой фракции (52 800 кг/ч, пределы выкипания 58÷93 °С), полученной пиролизом нефтяного сырья, если ее состав в массовых долях следующий: парафиновые углеводороды 4,9%, непредельные углеводороды 37,9%, ароматические углеводороды 56,2%, нафтеновые углеводороды 1%. Определить массовый расход нефти, необходимой для получения указанной фракции, если выход фракции составляет 60% от общей массы нефти, затраченной на пиролиз. Условно принять молекулярную массу для нефти 282, для бензиновой фракции 142.

Решение. Массовый расход нефти для получения бензиновой фракции:

Массовый расход нефти с учетом 60%-ного выхода

Компонентный состав бензиновой фракции:

парафины

непредельные

ароматические

нафтены

Пример 13.

Производительность установки платформинга по жидкому сырью составляет 1760 т/сут. Объемный расход смеси па­ров и циркуляционного водорода равен 2,57 м³/с в условиях процесса. Объемная скорость жидкого сырья, имеющего плотность 748 кг/м³, составляет 1,53 ч^-1; линейная скорость паро-газовой смеси в сечении реактора равна 0,39 м/с. Определить общий объем катализатора в реакторах и диаметр реактора.

Решение. Объемный расход жидкого сырья на установке платформинга:

Объем катализатора в реакторах:

Диаметр реактора:

D =

Пример 14.

В генераторе системы «вода на карбид» для получения ацетилена используют технический карбид, в котором массовая доля карбида кальция равна 75%, а доля оксида кальция 15 %. В ходе процесса выделяется 3000 кВт теплоты, 85% которой снимается за счет испарения избытка воды. Определить производительность генератора по ацетилену, массовые расходы технической карбида кальция и воды для получения ацетилена, если массовое соотношение воды и технического карбида равно 1,2 : 1. Скрытая теплота парообразования воды 2289кДж/кг.

Решение.

Уравнения реакций, протекающих в генераторе:

СаС₂ + 2Н₂О → С₂Н₂ + Са(ОН)₂,

64 кг 2·18 кг 22,4 м³ 74 кг

СаО + Н₂О → Са(ОН)₂

56 кг 18 кг 74 кг

Количество теплоты, снимаемой за счет испарения избыточной воды

3000 · 0,85 = 2550 кВт

Массовый расход воды на испарение (избыток воды сверх требуемого для реакций):

2550 : 2289 = 1,114 кг/с

или 1,114 · 3600 = 4010,4 кг/ч

Масса воды, расходуемой на взаимодействие с 1 кг технического карбида кальция (с учетом массовых долей карбида и оксида кальция)

по первой реакции

по второй реакции

Всего: 0,422 + 0,048 = 0,47 кг

Избыток воды в расчете на 1 кг технического карбида кальция (исходя из заданного массового соотношения воды и технической карбида):

1,2 — 0,47 = 0,73 кг

Массовый расход воды:

Массовый расход технического карбида кальция:

6592,4 : 1,2 = 5493,7 кг/ч

Производительность генератора по ацетилену: