Пример 45.

Метанол получают при 6÷8 МПа и 230÷270 °С в вертикальном трубчатом реакторе, в трубах которого находится катализатор производительностью 312,5кг/(м³-ч). Число труб 5878, внутренний диаметр трубы 34 мм, рабочая длина 7,5 м. Часть реакционной теплоты (65% от теплового эффекта, равного 90,7 кДж на 1 моль) снимают за счет испарения водного конденсата в межтрубном пространстве реактора; при этом образуется насыщенный водяной пар давлением 3,5 МПа. Определить количество образующегося водяного пара, если теплота испарения конденсата равна 1752 кДж/кг.

Решение. Уравнение реакции:

С О + 2Н₂ СН₃ОН

3-22,4 м³ 32 кг

Объем катализатора в трубах реактора:

V_K=0,785d²l n=0,785∙0,034²∙7,5∙5878 = 40 м³

Производительность реактора по метанолу:

312,5∙40= 12 500 кг/ч

Количество выделившейся теплоты (за счет экзотермической реакции образования метанола):

= 9842 кВт

Количество образующегося водяного пара:

= 3,65 кг/с или 3.65 3600= 13145 кг/ч

Пример 46.

Этанол получают прямой гидратацией этилена на установке суточной производительностью 260 т технического этанола, массовая доля С₂Н₅ОН в котором равна 92,4%. Определить число реакторов-гидрататоров (объем катализатора в каждом 10 м³) для обеспечения этой производительности, если степень конверсии этилена за один проход через катализатор равна 4,3%, селективность по этанолу 95%, а объемная скорость подачи этилена составляет 2000 ч-¹.

Решение. Уравнение реакции:

СН₂=СН₂ + Н₂O СН₃—СН₂ОН

28 кг 18 кг 46 кг

Часовая производительность установки по 100%-ному этанолу:

= 10 010 кг/ч

Объемный расход этилена на входе в реактор:

= 119325 м³/ч

Общий объем катализатора в реакторах:

119 325 : 2000= 59,7 м³

Число реакторов, необходимых для обеспечения заданной производительности:

59,7 : 10 6

Принять к установке 7 реакторов: 6 находятся в работе, 1 — на перегрузке катализатора.

Пример 47.

Прямую гидратацию пропилена в изопропанол осуществляют в четырехполочном реакторе внутренним диаметром 1600 мм. На каждой полке расположен сулъфокатионитный катализатор слоем высотой 1,8 м. Вода и пропилен поступают на гидратацию в мольном соотношении 14,5:1, причем вода расходуется только на образование изопропанола. Определить массовую долю изопропанола в воде на выходе из реактора, если производительность 1 м³ катализатора равна 100 кг изопропанола в час, степень конверсии пропилена 75%, а селективность по изопропанолу 96,4%.

Решение. Уравнение реакции:

СН₂=СН—СН₃ + Н₂О = СН₃ - СН (ОН)-СН₃

42 кг 18 кг 60 кг

Объем катализатора в реакторе:

V_k= 0,7854d²hn = 0,785-1,6²·1,8·4 = 14,5 м³

Производительность установки по изопропанолу:

100·14,5= 1450 кг/ч

Массовый расход воды на получение 1450 кг изопропанола в час:

= 435 кг/ч

Расход пропилена на входе (с учетом степени его конверсии и селективности процесса):

= 33,46 кмоль/ч

Массовый расход воды на входе в реактор с учетом мольного соотношения вода : пропилен:

33,43·14,5·18 = 8725 кг/ч

Количество воды на выходе из реактора:

8725 – 435 = 8290 кг/ч

Массовая доля изопропанола в воде на выходе из реактора:

= 14,9%.