- •Основные показатели стадии химического превращения
- •Пример 10.
- •Пример 11.
- •Пример 12.
- •Пример 15.
- •Пример 16.
- •Пример 18.
- •Пример 22.
- •Пример 23.
- •Пример 24.
- •Пример 25.
- •Пример 30.
- •Пример 35.
- •Пример 40.
- •Пример 42.
- •Пример 43.
- •Пример 44.
- •Пример 45.
- •Пример 46.
- •Пример 47.
- •Пример 48.
- •Пример 49.
- •Пример 51.
- •Пример 52.
- •Пример 53.
- •Пример 54.
- •Пример 55.
- •Пример 56.
- •Пример 57.
- •Пример 58.
- •Пример 59.
- •Пример 60.
- •Пример 62.
- •Пример 63.
- •Пример 64.
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