УМП к курсовой работе ХП

Так как = ∙ , , то = ∙,

∙,

Пределы конверсии 0 < x < 1.

В случае сложной реакции превращение исходного вещества протекает по разным направлениям, каждому из которых соответствует свое стехиометрическое уравнение. По этой причине сложная реакция описывается несколькими стехиометрическими уравнениями и для каждого из них своя степень превращения. Не во всех реакциях образуется желаемый продукт, поэтому степень превращения, характеризующая суммарное количество вступившего в реакцию вещества, не позволяет оценивать количество исходного реагента, израсходованного на получение заданного продукта. На этот вопрос в случае сложной реакции дает ответ показатель, названный селективностью.

Селективность процесса - доля превращенного исходного сырья, израсходованного на образование заданного вещества.

При необходимости селективность можно рассчитать применительно к любому исходному реагенту; обычно определяют селективность ключевого компонента исходной смеси. Селективность характеризует эффективность использования сырья в химическом процессе. Различают дифференциальную и интегральную селективность. Дифференциальная селективность представляет собой долю превращенного исходного реагента, израсходованного на образование данного продукта при бесконечно малом изменении состояния системы; характеризует селективность процесса в каждый данный момент времени. Интегральная селективность - доля превращенного исходного реагента, израсходованного на образование данного продукта, за время протекания процесса.

Полная, или интегральная селективность рассчитывается как отношение количества исходного реагента, расходуемого на целевую реакцию, к общему количеству реагента, расходуемого на целевую и побочные реакции вместе.

11

цел

В = цел В поб

В + В

Пределы селективности 0 < φ < 1. Чем выше селективность, тем меньше побочных продуктов образуется в ходе процесса, тем меньше расход сырья на побочные реакции.

Одним из важнейших показателей эффективности химического процесса является выход продукта. Различают выход продукта по поданному сырью и по превращенному сырью.

Максимальный теоретический выход продукта по поданному сырью

рассчитывают из стехиометрического уравнения целевой реакции, исходя из предположения, что вся масса поданного сырья (без примесей) израсходовалась на получение только целевого продукта при полной конверсии сырья.

Практический выход по поданному сырью равен отношению количества реально полученного целевого продукта к максимально возможному его количеству, которое могло быть получено при данных условиях:

где ФR – выход по поданному сырью;

mR – количество реально полученного целевого продукта;

mRmax – максимально возможное количество целевого продукта при полной конверсии сырья.

Максимальный теоретический выход по превращенному сырью mR'max

рассчитывают также на основе стехиометрического уравнения реакции, исходя из того, что вся масса сырья, израсходованного на процесс в целом (и на целевую и на побочные реакции), должна была израсходоваться только на целевую реакцию и соответственно образовать только целевой продукт.

где ∑ = цел + поб.

Практический выход по превращенному сырью равен отношению количества реально полученного целевого продукта к тому максимальному количеству, которое могло бы получиться, если бы прореагировавшее сырье израсходовалось только на целевую реакцию.

Ф′% = ∙ 100%

где Ф′ - выход целевого продукта по превращенному сырью.

Расходные коэффициенты по сырью показывают количество каждого вида сырья, израсходованного на получение единицы продукта. Единица измерения величины расходного коэффициента кг/кг, т/т, м3/т, м3/м3 и т.д.

Теоретические расходные коэффициенты по реагентам

рассчитываются на основе стехиометрического уравнения реакции, как отношение молярной массы реагента к молярной массе целевого продукта с учетом стехиометрических коэффициентов:

=

реагентам А и В.

Теоретические расходные коэффициенты показывают расход чистого реагента при полной конверсии без протекания побочных реакций и без учета потерь на получение единицы продукции.

Фактические расходные коэффициенты показывают расход сырья при проведении реального процесса для получения единицы целевого продукта. практические расходные коэффициенты рассчитывают по данным материального баланса производства:

13

Сравнивая значения теоретических и практических расходных коэффициентов, можно сделать вывод о совершенстве данного процесса. Чем ближе эти значения, тем совершеннее производство.

4. Расчет теплового баланса химического процесса

Энергетический (тепловой) баланс может быть представлен в идее уравнения, связывающего приход и расход энергии (теплоты) процесса. Энергетический баланс составляется на основе закона сохранения энергии, в соответствии с которым в замкнутой системе сумма всех видов энергии постоянна. Обычно для химических процессов составляется тепловой баланс.

Уравнение теплового баланса можно записать следующим образом:

∑ прих = ∑ расх

Применительно к тепловому балансу закон сохранения энергии формулируется так: приход теплоты в данном аппарате (или производственном процессе) должен быть равен расходу теплоты в том же аппарате (или процессе).

Для непрерывных процессов тепловой баланс составляют, как правило, на единицу времени, для периодических – на время цикла обработки.

Тепловой баланс рассчитывают по данным материального баланса с учетом тепловых эффектов химических реакций и физических превращений, происходящих в аппарате, с учетом подвода теплоты извне и отвода ее с продуктами реакции, а также через стенки аппарата.

Тепловой баланс, так же, как и материальный может быть представлен в виде уравнения или в виде таблицы.

Обычно, для расчета теплового баланса используют следующее уравнение:

где QT, QЖ, QГ – количество теплоты вносимое в аппарат твердыми, жидкими и газообразными веществами соответственно;

QТ’, QЖ’, QГ’ – количество теплоты, выносимое из аппарата выходящими продуктами и полупродуктами реакции не прореагировавшими исходными веществами в твердом, жидком и газообразном состоянии соответственно;

14

QФ и QФ’ – теплота физических процессов, происходящих с выделением и поглощением теплоты соответственно;

QР и QР’ – количество теплоты, выделяющееся в результате экзо- и эндотермических реакций;

QП – количество теплоты, подводимое в аппарат извне;

QП’ – потери тепла в окружающую среду, а также отвод тепла через холодильники, расположенные внутри аппарата.

Величины QT, QЖ, QГ, QТ’, QЖ’, QГ’ рассчитывают для каждого вещества, поступающего в аппарат и выходящего из него по формуле:

= ∙ ∙

где G – количество (масса) вещества;

с – средняя теплоемкость вещества; t – температура вещества.

Теплота физических процессов, происходящих в аппарате, может быть рассчитана по формуле:

Ф = ∙

где r – теплота фазового перехода;

G – количество вещества, претерпевшего фазовый переход в данном аппарате.

Тепловые эффекты химических реакций могут быть рассчитаны на основе теплот образования и теплот сгорания веществ, участвующих в реакции. По закону Гесса тепловой эффект реакции определяется как разность между теплотами образования всех веществ в правой части уравнения реакции и теплотами образования веществ в левой части уравнения.

∆Н = ∑(∆Нобр)исх − ∑(∆Нобр)прод

15

Список использованных источников

1.Биккулов А. З. Химический процесс: учеб. пособие / УГНТУ, ИДПО, каф. НХТ. - Электрон. текстовые дан. - Уфа: Монография, 2007. - 312 с. -

Библиогр.: с.310. - ISBN 978-5-94920-079-7.

2.Потехин, В. М., Потехин В.В. Основы теории химических процессов технологии органических веществ и нефтепереработки: учебник — 3-е изд., испр. и доп. — СПб.: Лань, 2021. — 896 с. — ISBN 978-5-8114-1662-2.

3.Заиченко, Н. В. Общая химическая технология: электронный учебнометодический комплекс / УГНТУ, каф. НХТ, ИДПО. - Уфа: УГНТУ, 2016. - 4,87 МБ. - № гос. регистрации 0321602861.

4.Гурвич, Я. А. Химия и технология продуктов нефтехимического и основного органического синтеза: учеб. пособие для СПТУ / Я. А. Гурвич. - М.: Химия, 1992. - 271 с. - Библиогр.: с. 272. - ISBN 5724508613

5.Лебедев, Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза: учебник / Н. Н. Лебедев. - 4-е изд., перераб. и доп.

-М. : Химия, 1988. - 592 с. : ил. - Библиогр.: с. 572

6.Кирпичников, П. А. Химия и технология синтетического каучука: учебник / П. А. Кирпичников, Л. А. Аверко-Антонович. - 3-е изд., перераб. - Л.: Химия, 1987. - 424 с.: ил.

7.Химия и технология высокомолекулярных соединений : учебнометодическое пособие / УГНТУ, Стерлитамак. фил., каф. ОХТ; сост.: Л. З. Касьянова, И. В. Овсянникова. - Стерлитамак: УГНТУ, 2018.

8.Вержичинская , С. В. (и др.). Химия и технология нефти и газа / С. В. Вержичинская . - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Форум, 2009. - 399 стр. : ил. - ISBN 978-5-91134-304-0

9.Кафаров, В. В. Математическое моделирование основных процессов химических производств: учеб. пособие для вузов / В. В. Кафаров, М. Б. Глебов. - М.: Высш. шк., 1991. - 400 с. : ил.

16

Приложение А

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВО УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Филиал ФГБОУ ВО УГНТУ в г. Стерлитамаке

Направление подготовки: 18.03.01 «Химическая технология»

Профиль подготовки: «Химическая технология органических веществ» Дисциплина: «Химический процесс»

Тема: Технологический расчет процесса производства ацетилена методом

окислительного пиролиза природного газа (метана).

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Производительность по ацетилену – 100 т/сут

ПРЕДСТАВИТЬ К ЗАЩИТЕ СЛЕДУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ: Титульный лист Задание Реферат Содержание Введение

1 Литературный обзор

2Физико-химические основы процесса, основные параметры процесса

3Технология производства

4Расчетная часть

4.1Расчет материального баланса.

4.2Расчет теплового баланса. Выводы Список использованных источников

Задание получил(а): _______________________«___» ___________________20___ г.

Руководитель курсового проекта, ст. преподаватель _____________М.С. Лузина

17