Пример 22.

_{Дегидрирование этилбензола проводят в адиабатическом двухступенчатом реакторе производительностью 15625 кг стирола в час. В каждой ступени реактора объем катализатора одинаков, что обеспечивается равной высотой его слоя (1,5 м). При объемной скорости жидкого этилбензола 0,5 ч-1 степень его конверсии за один проход составляет 60%. Определить внутренний диаметр реактор если селективность по стиролу равна 82,6% в расчете на разложенный этилбензол. Плотность жидкого этилбензола принять 867 кг/ м3.}

_{Решение. Уравнение реакции:}

_{Расход этилбензола для обеспечения заданной производительности}

_{массовый теоретический}

_{объемный фактический на входе}

_{Объем катализатора в обеих ступенях реактора:}

_{35,52 : 0,5 = 71,04 м3}

_{Внутренний диаметр реактора:}

=5,5 м.

Пример 23.

_{В шахтный адиабатический реактор в час поступает на дегидрирование до α-метилстирола 6240 кг паро-изопропилбензольной смеси с мольным соотношением водяной пар : изопропилбен­зола 17,6:1. В этих условиях степень конверсии изопропилбензола за один проход через катализатор равна 45%, а селективность по α-метилстиролу 83%. Определить число трубчатых изотермических реакторов, необходимых для обеспечения заданной производитель­ности установки, если число труб в таком реакторе 26, длина трубы 3 м, внутренний диаметр ее 185 мм. Производительность 1 м3 ка­тализатора принять равной 97 кг α-метилстирола в час.}

_{Решение. Уравнение реакции:}

_{Количество изопропилбензола в паро-изопропилбензольной смеси:}

_{(120 + 17,6·18) N = 6240 N = 14,29 кмоль/ч}

_{где 120 и 18 — молекулярная масса изопропилбензола и воды соот­ветственно. Производительность шахтного реактора по α-метилсти­ролу:}

_{теоретическая 14,29·118 = 1686 кг/ч}

_{фактическая}

_{Объем катализатора в трубах изотермического реактора:}

_{Производительность реактора по α-метилстиролу:}

_{97·2,1 = 203,7 кг/ч}

_{Число реакторов:}

Пример 24.

Дивинилбензол получают дегидрированием диэтилбензола в трубчатом изотермическом реакторе с числом труб 193 (диаметр трубы 89×4,5 мм, длина 3,5 м). Трубы заполнены катализатором, производительность которого по дивинилбензолу равна 110 кг/(м³·ч). Определить нагрузку реактора по водяному пару, если мольное соотношение водяного пара и диэтилбензола на входе равно 13,4 : 1, степень конверсии диэтилбензола за один проход через реактор равна 42,5%, а селективность по дивинилбензолу 90%,

Решение. Уравнение реакции:

Объем катализатора в трубах реактора:

0,785 (0,08)²·3,5·193 = 3,39 м³

Производительность реактора по дивинилбензолу:

кг/ч

Расход диэтилбензола для проведения процесса:

теоретический 373:130 = 2,87 кмоль/ч

фактический кмоль/ч

на входе

Нагрузка реактора по водяному пару:

кг/ч

Пример 25.

Сернокислотное алкилирование изобутана бутенами проводят в пятиступенчатом реакторе производительностью 14000 кг алкилата в час. Сырьем является жидкая бутан-бутеновая фракция, массовая доля бутенов в которой равна 28%, а плотность 605 кг/м³. В реактор подают серную кислоту из расчета 1 м³ на 1 м³ жидких углеводородов. Определить общий объемный расход сырья на входе в реактор, если массовое соотношение жидкого циркулирующего изобутана (плотность 604 кг/м³) и бутенов равно 5,5:1.

Решение. Уравнение реакции:

изо-С₄Н₁₀ + н-С₄Н₁₀ → изо-С₈Н₁₈

58 кг 56 кг 114 кг

Массовый расход бутенов:

кг/ч

Объемный расход бутан-бутеновой фракции:

м³/ч

Объемный расход циркулирующего изобутана:

м³/ч

Общий объемный расход сырья на входе в реактор:

(40,6 + 62,6) 2 = 206,4 м³/ч

Пример 26.

В барботажный реактор с целью получения этилбензола поступает в час 15000 кг бензола. В процессе алкилирования образуется алкилат, массовая доля этилбензола в котором равна 32%, а доля бензола 62%. Определить селективность процесса по этилбензолу, если его степень конверсии равна 31%.

Решение. Уравнение реакции:

Расход бензола, прореагировавшего в процессе алкилирования:

15 000·0,31 =4650 кг/ч или 4650:78 = 59,6 кмоль/ч

Количество бензола в алкилате:

15000 — 4650 = 10350 кг/ч

Производительность реактора по этилбензолу:

кг/ч или кмоль/ч

Селективность по этилбензолу:

Пример 27.

На установку термического гидродеметилирования толуола производительностью 11000 кг бензола в час поступает в час 20000 м³ водорода. Процесс проводят при мольном соотношении водорода и толуола, равном 4,8:1; при этом селективность процесса по бензолу достигает 82% в расчете на превращенный толуол. Определить степень конверсии толуола.

Решение. Уравнение реакции:

Расход толуола с учетом 82%-нога выхода бензола:

кмоль/ч

Расход толуола на входе в установку:

кмоль/ч

Степень конверсии толуола:

кмоль/ч

Пример 28.

Изомеризацию н-пентана в изопентан осуществляют в реакторе внутренним диаметром 1,8 м, производительность которого по изопентану равна 10000 кг/ч. Изомеризация происходит в среде водорода, поступающего в мольном соотношении водород: н-пентан, равном 2,4 : 1. Определить высоту цилиндрической части реактора, если объемная скорость жидкого н-пентана 2 ч^-1, глубина его превращения за один проход реактора 45,7%, а плотность 615кг/м³. Определить также объемный расход водорода на входе в реактор.

Решение. Уравнение реакции:

н-С₅Н_]2 → изо-С₅Н₁₂

72 кг 72 кг

Массовый расход жидкого н-пентана на входе в реактор:

кг/ч или 21 882:72 = 304 кмоль/ч

Объемный расход жидкого н-пентана на входе в реактор:

м³/ч

Вместимость реакционного пространства:

м³

Высота цилиндрической части реактора:

м

Объемный расход водорода на входе в реактор:

304·2,4·22,4 =16 343 м³/ч.

Пример 29.

Изомеризацию алкилароматических углеводородов С₈Н₁₀ проводят в среде водяного пара в адиабатическом реакторе, в котором объем алюмосиликатного катализатора равен 36 м³. Производительность 1 м³ катализатора составляет 240 кг п-ксилола в час. Определить часовую массовую нагрузку реактора по паро-сырьевой смеси, если мольное соотношение водяной пар : углеводороды равно 1,5:1, а количество n-ксилола в продуктах реакции увеличилось в 2,18 раза (в сравнении с количеством n-ксилола в исходном сырье, в котором массовая доля его составляет 8,4%).

Решение. Производительность реактора по n-ксилолу:

кг/ч

Расход n-ксилола на входе в реактор:

кг/ч

Расход жидкого сырья на входе в реактор:

кг/ч

Расход водяного пара для проведения процесса

кг/ч

где 106 — молекулярная масса углеводородов С₈Н₁₀.

Нагрузка реактора по паро-сырьевой смеси: 47182 + 12018 = 59 200 кг/ч