5. Расчет материальный баланс

5.1 Блок-схема:

042

022

010

34

23

12

4

3

2

1

011

401

012

402

301

201

Блоки: 1 – синтез, 2 – закалка, конденсация, абсорбция, 3 – разделение органической и водной фаз, 4 – промывка;

Потоки:

010 – этилен

011 – хлороводород

012 – кислород

12 – реакционные газы

022 – вода в абсорбер

201 – хлороводород водный

23 – конденсат на разделение

301 – водная фаза

34 – раствор на промывку (органическая фаза)

042 – раствор щелочи

401 – 1,2-дихлорэтан

402 – водный раствор, непр. NaOH, NaCl, гидрат глиоксалевой кислоты

5.2 Допущения расчета материального баланса:

• С целью упрощения расчетов в качестве побочных реакций рассматривают только образование хлораля.

• Конверсия этилена принимается равной 100%.

• Считаем, что раствор, выходящий из промывной колонны содержит гидрат глиоксалевой кислоты, хлорид натрия, гидроксид натрия и воду.

Табл. 1. Исходные данные.

Показатель	Значения
Конверсия HCl, %	99,0
Селективность, %	98,0
Содержание NaOH в промывном растворе, % (по массе)	5,0
Избыток NaOH по отношению к стехиометрическому	5,0
Концентрация HCl в растворе, выходящем из абсорбера, % (по массе)	15,0
Базис расчета, кг 1,2-дихлорэтана на выходе из промывной колонны	3000

Основная реакция:

CH₂=CH₂ + 2HCl + 0,5О₂ → СН₂Сl-СН₂Сl + Н₂О (1)

Побочная реакция:

CH₂=CH₂ + 3HCl + 2О₂ → Сl₃С-СНO + 3Н₂О (10)

Удаление хлораля:

Cl₃C-CHO + 3NaOH = 3NaCl + (HO)₂CHCOOH (11)

«Базисные» уравнения по дихлорэтану и хлоралю (первый блок):

Масса поступающего хлороводорода:

Масса непрореагировавшего хлороводорода:

Масса поступающего кислорода:

Масса прореагировавшего кислорода:

Масса непрореагировавшего кислорода:

Масса поступающего этилена:

Масса воды, поступившей в абсорбер:

Масса воды, образовавшейся в результате реакций (1) и (10):

Масса образовавшегося хлораля:

Масса поступившей щелочи:

Масса непрореагировавшей щелочи:

Масса воды, поступившей со щелочью:

Масса образовавшегося хлорида натрия:

Масса образовавшегося гидрата глиоксалевой кислоты:

5.3 Технологические показатели

Выход ДХЭ по этилену:

Расходные коэффициенты:

Табл. 2. Материальный баланс окислительного хлорирования этилена.

Приход			Расход
Название	Масса, кг	%		Название	Масса,кг	%
HCl		26,03		ДХЭ	3000	34,25
Этилен		10,01		HCl		0,26
O2		6,00		Вода:
Вода, поступившая в абсорбер		1,48		Поступившая в абсорбер		1,48
Раствор NaOH на промывку:				Получившаяся в результате реакций		6,50
NaOH		2,82		Из раствора щелочи	4700,6	53,66
Вода		53,66		Гидрат глиоксалевой к-ты	37,96	0,43
				NaCl	72,45	0,83
				O2	13,5	0,15
				NaOH	197,9	2,26
Всего	8758,9	100		Всего	8742,8	99,82
				невязка	16,1	0,18