6. Расчет материального баланса процесса хлорирования этилена

Данные для расчета:

На основании табл. 4.1 [1] определяем выходы продуктов реакции при температуре 255 К:

Рис. 2. Выход продуктов реакции.

На основании рис. 2 данные по выходу продуктов реакции сводим в табл. 1.

Таблица 1.

Выход продуктов реакции при Т=265К

Избыток этилена в % от стехиометрии                                         10

В дихлорэтане растворяется 50 % хлористого водорода

Давление в системе, МПа                                                              0,89

Производительность установки, т/год дихлорэтана                     10000.

Число рабочих дней в году                                                           350

Таблица 2.

Состав хлора и этиленовой фракции

Часовая производительность установки по дихлорэтану составляет:

.

При этом образуется:

Трихлорэтана               ;

Тетрахлорэтана            ;

Высших хлоридов                 ;

При взаимодействии хлора с этиленом протекают следующие реакции:

                                  (1)

                        (2)

                       (3)

                         (4)

Исходя из этих реакций, определяем:

1. Расход этилена на образование ди-, три-, тетрахлорэтана и высших хлоридов:

или

.

С учетом 10 %-ного избытка этилена его расход составит:

1,1·318,1=349,9 м3/ч

или

349,9·1,250=437,4кг/ч.

2. Расход этиленовой фракции (с учетом 10 %-ного избытка этилена):

.

3. Расход хлора:

или

.

4. Расход технического хлора:

.

5. Количество образующегося хлористого водорода:

или

.

6. Количество отходящих газов:

Отходящие газы насыщены парами дихлорэтана, количество которых можно рассчитать по формуле [2]:

,

где  - количество паров дихлорэтана, уносимых газами, кг/ч;

Gг – количество газов, пропускаемых через дихлорэтан, кг/ч;

φ – коэффициент насыщения (в данном случае φ=1 [2]);

р – давление пара над жидкостью (при Т=265 К р=0,0021 МПа рис. XIV [4]);

Мж – молекулярная масса дихлорэтана;

Мг – средняя молекулярная масса газовой смеси;

Р – общее давление в системе, МПа.

Находим среднюю молекулярную массу газовой смеси:

Мг=0,3077·28+0,2208·30+0,0736·42+0,0456·44+0,0191∙28+0,0114∙2+0,2487·36,5=32,64.

Унос паров дихлорэтана составит:

.

Из реактора отводится жидкий дихлорэтан, количество которого составляет:

1190,5-1,1=1189,4 кг/ч.

Массовый расход сырья:

Масса газа при нормальных условиях равна его молярной массе, поделенной на объем, занимаемый одним молем, т.е. , где - плотность газа при нормальных условиях.

Этиленовая фракция:

;

;

;

Технический хлор:

;

;

;

Массовый расход сырья составит:

Этиленовая фракция:

;

;

;

Хлор технический:

;

;

.

Материальный баланс производства дихлорэтана сводим в таблицу 3:

Таблица 3

Материальный баланс производства дихлорэтана

Расхождение баланса составляет:

, что вполне допустимо.

Конверсия исходного сырья.

Основным реагентом в сырье является этилен, поэтому конверсию рассчитываем по этилену, как отношение количества израсходованного этилена (Gн-Gк), где Gк – количество непрореагировавшего этилена, к общему его количеству в начале процесса Gн:

Селективность находим как отношение готового продукта Gп к прореагировавшему сырью Gc

Выход целевого продукта.

Если количество целевого (товарного) продукта Gп, то выход продукта Ф в расчете на сырье Gз составит

ЛИТЕРАТУРА

1.                 Кутепов А.М., Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г. Общая химическая технология. Учебник для технических ВУЗов. – М.: «Высшая школа», 1990. – 512 с.

2.                 Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза: Учебник для вузов. – М. Химия, 1988. – 592 с.

3.                 Общая химическая технология: Учеб. для химико-техн. спец. вузов. В 2-х т./под ред. проф. И.П.Мухленова. – М.: Высш. шк., 1984. – 263 с.

4.                 Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов  и  аппаратов  химической  технологии. – Л.: Химия, 1987. – 576 с.

5.                 Паушкин Я.М., Адельсон С.В., Вишнякова Т.П. Технология нефтехимического синтеза, в двух частях. Ч. I. Углеводородное сырье и продукты его окисления. М.: «Химия», 1973. – 448 с.

Страницы: 1, 2