Задачи по ОХТ

Гутник примеры и задачи по технологии орг синтеза часть 3

Задача 116. На установку окислительного пиролиза подают в час 3700 м3 технического кислорода, в .котором объемная доля кислорода равна 96%, и природный газ, в котором объемная доля метана равна 97%. Объемное соотношение кислорода и метана 0,626: 1; степень конверсии метана 92%; селективность по ацетилену 33%. Определить часовой объемный расход природного газа и часовую массовую производительность установки по ацетилену.

Задача 117. Объемный расход кислорода в многоканальном реакторе окислительного пиролиза метана равен 1000 м3/ч; метан подают в объемном соотношении к кислороду 1,6:1, Определить производительность реактора по ацетилену, если степень конверсии метана равна 91 %, а селективность ото ацетилену 35%.

Задача 118. В многоканальный реактор окислительного пиролиза подают в час 1700 м3 природного газа, в котором, объемная доля метана равна 98%. Степень конверсии метана 90%, селективность по ацетилену 34%. Определить площадь необходимой поверхности горения метана, если производительность 1 м2 этой поверхности равна 3,3 т ацетилена в час.

Задача 119. Диаметр реакционной зоны многоканального реактора окислительного пиролиза 700 мм; ее высота 50 мм. Время пребывания газовой смеси в реакционной зоне 0,004 с, объемное соотношение метана и кислорода м исходной смеси равно 1,55: 1, коэффициент увеличения объема газов при пиролизе 6,4. Определить производительность реактора по ацетилену, если выход ацетилена равен 30% в расчете на «сходный метан.

Задача 120. Производительность многоканального реактора окислительного пиролиза равна 300 кг ацетилена 1 в час, выход ацетилена в расчете на исходный метан 31%, объемное соотношение метана и кислорода в исходной смеси 1:0,63. Определить диаметр реакционной зоны, (тли скорость газовой смеси равна 20 м/с, а .коэффициент увеличения объема газов составляет 10,7.

Задача 121. Производительность многоканального реактора окислительного пиролиза равна 350 кг ацетилена в час, степень конверсии метана 95%, селективность по ацетилену 35%. Объемное соотношение метана и кислорода м исходной смеси 1:0,65, коэффициент увеличения объемом газов 7,2. Определить время пребывания газов в реакционной камере, если скорость газовой смеси равна 47 м/с, а соотношение высоты и диаметра .камеры равно 0,7: 1.

Процессы дегидрирования углеводородов

Pr-20. Производительность трубчатого реактора 5000 кг этилена в час, степень конверсии этана 78,1%, селективность по этилену 70%. Определить площадь - поверхности теплообмена труб радиантной секции, если удельный расход этана на 1 м2 поверхности равен 40 кг/ч.

Скачать решение задачи Pr-20

Pr-21. Производительность трубчатого двухпоточного реактора 5 т этилена в час. Этан поступает на пиролиз в смеси с водяным паром ,в мольном соотношении 7 : 1. Определить массовую скорость парогазовой смеси в трубах, если диаметр трубы змеевика 124 мм, а выход этилена 54% в расчете на исходный этан.

Скачать решение задачи Pr-21

Задача 122. В трубчатый реактор поступает в час 10,6 т смеси этана с -водяным паром. Съем этилена с 1 м2 площади поверхности труб радиантной секции равен 23,6 кг в час, массовая доля водяного пара 42% от расхода этана. Определить площадь поверхности теплообмена труб радиантной секции, если степень конверсии этана равна 77,5%, а селективность по этилену 69,2%.

Задача 123. В трубчатый реактор поступает в час 10,4 т смеси этана с водяным паром в мольном соотношении 1,5>:1. Съем этилена с 1 м2 площади поверхности труб радиантной секции 23,4 кг/ч. Определить площадь поверхности теплообмена труб радиантной секции, если степень конверсии этана равна 76,8%, а селективность но этилену 69,4%.

Задача 124. Площадь поверхности теплообмена труб радиантной секции пиролизного реактора равна 158 м2. Определить съем этилена с 1 м2 площади поверхности, если в реактор поступает в час 10,5 т смеси этана с водяным паром, массовая доля водяного пара равна 46% от расхода этана, а выход этилена составляет 54,2% в расчете на исходный этан.

Задача 125. Съем этилена с 1 м2 площади поверхности труб радиантной секции равен 25 кг в час, степень конверсии этана 77%, селективность по этилену 70%. Определить массовый расход парогазовой смеси, если площадь поверхности теплообмена труб равна 158 м2, а мольное соотношение этана и водяного пара равно 1,6 : 1.

Задача 126. В трубчатый реактор поступает в час 8000 м3 смеси этана с водяным паром в мольном соотношении 1,4 : 1. Тепловая напряженность 1 м2 площади Поверхности труб радиантной секции 46 кВт, расход передаваемой теплоты 8900 кДж на 1 кг образующегося этилена. Определить площадь поверхности теплообмена труб радиантной секции, если степень конверсии этана равна /(>%, а селективность по этилену 69%.

Задача 127. Производительность трубчатого двухпоточного реактора 3700 кг этилена в час. Этан поступает на пиролиз в смеси с водяным паром, массовая доля которого раина 41%. Определить внутренний диаметр трубы, если массовая скорость парогазовой смеси в сечении трубы раина 120 кг/(м2-с), степень конверсии этана 76%, а селективность по этилену 70%.

Задача 128. Внутренний диаметр трубы двухпоточного реактора равен 124 мм, массовая скорость парогазовой смеси в сечении трубы 125 кг/(м2-с). На пиролиз подают этан в смеси с водяным паром в мольном соотношении 1,4:1. Определить производительность реактора по этилену, если выход этилена составляет 55% в расчете на исходный этан.

Задача 129. В трубчатый реактор с внутренним диаметром трубы змеевика 124 мм двумя потоками поступает этан в смеси с водяным паром в массовом соотношении 1,8: 1. Определить производительность реактора по этилену, если степень конверсии этана равна 77,5%, селективность по этилену 71,3%, а массовая скорость парогазовой смеси в трубах 125 кг/(м2-с).

Задача 130. В трубчатый реактор с внутренним диаметром трубы змеевика 124 мм двумя потоками поступает этан в смеси с водяным паром в мольном соотношении 1,6: 1. Производительность реактора 3800 кг этилена >в час. Определить массовую скорость парогазовой смеси в сечении трубы, если степень конверсии этана равна 76%, а селективность по этилену 70,6%.

Задача 131. Производительность трубчатого реактора 6000 «г этилена в час. Радиантная секция состоит из 40 труб длиной 18 м каждая; удельный расход этана 40 кг/ч на 1 м2 поверхности радиантных труб. Определить диаметр труб радиантной секции, если степень конверсии этана равна 77,5%, а селективность по этилену 68,4%.

Pr-22. Производительность четырехпоточного реактора по пропилену 1350 кг в час, исходное сырье (пропан и водяной пар) подают в массовом соотношении 1 : 1,5, тепловая напряженность 1 м2 площади поверхности радиантных труб 92 кВт, количество передаваемой теплоты 3280 кДж иа 1 кг поступающей смеси. Определить длину труб радиантной секции одного потока, если диаметр трубы равен 102 мм, а степень конверсии пропана в пропилен составляет 19%.

Скачать решение задачи Pr-22

Задача 132. Производительность четырехпоточного реактора по пропилену составляет 1370 кг/ч, исходное сырье (пропан и водяной пар) подают в массовом соотношении 1 : 1,62. Тепловая напряженность 1 м2 площади поверхности радиантных труб 94 кВт, количество передаваемой теплоты 2280 кДж на 1 кг поступающей смеси. Определить длину труб радиантной секции одного потока, |тли диаметр трубы равен 72 мм, а степень конверсии пропана в пропилен составляет 18,7%.

Задача 133. Производительность четырехпоточного реактора но пропилену составляет 1360 кг/ч, исходное сырье (пропан и водяной пар) подают в массовом соотношении 1 : 1,43. Степень конверсии пропана в пропилен составляет 18,4%, общая длина труб 580 м, тепловая напряженность 1 м2 площади поверхности радиантных труб 88 кВт, количество передаваемой теплоты 3800 кДж на I кг поступающей смеси. Определить диаметр труб радиантной секции одного потока.

Задача 134. Производительность четырехпоточного реактора по пропилену составляет 1330 кг/ч, исходное сырье (пропан и водяной пар) подают в массовом соотношении 1 : 1,52. Степень конверсии пропана в пропилен составляет 18%, общая длина труб 592 м, тепловая напряженность 1 м2 площади поверхности радиантных труб 90 кВт, количество -передаваемой теплоты 2840 кДж на 1 кг поступающей смеси. Определить диаметр труб радиантной секции одного потока.

Задача 135. Производительность четырехпоточного реактора по пропилену 1350 кг/ч, исходное сырье (пропан и водяной пар) подают в массовом соотношении 1 : 1,5. Степень конверсии пропана в пропилен составляет 19%, общая длина труб 576 м, тепловая напряженность 1 м2 площади поверхности радиантных труб 92 кВт, количе-1Т1Ш передаваемой теплоты 3280 кДж на 1 кг исходной смеси. Определить диаметр труб радиантной секции одного потока.

Задача 136. Производительность двухпоточной трубчатой печи, работающей в «пропиленовом» режиме, составляет 1430 кг пропилена в час. Определить диаметр труб печи и массовый расход бутано-пароводяной смеси для получения .пропилена, если количество водяного пара составляет 50% от исходного бутана, степень конверсии бутана равна 75%, селективность по пропилену 27,2%, а массовая скорость бутано-пароводяной смеси в трубах -реактора равна 153 кг/(м2-с).

Задача 137. Производительность двухпоточной трубчатой печи, работающей в «пропиленовом» режиме, составляет 1460 кг пропилена в час. Определить диаметр труб печи и массовый расход пропа-но-пароводяной смеси, если количество водяного пара, подаваемого в процесс, составляет 15% от массы пропана, степень .конверсии пропана равна 70%, селективность по пропилену 27,7%, а массовая скорость пропано-пароводяной смеси 193 кг/(м2-с).

Задача 138. В трубчатую печь, работающую в «пропиленовом» режиме, двумя потоками поступает в час 5400 кг пропановой фракции, массовая доля пропана в которой равна 90%. Степень конверсии пропана 75%, селективность по этилену 35,8%, а по пропилену 27,7%. Определить расход теплоты, необходимой для компенсации эндотермического эффекта реакций дегидрирования пропана (65 кДж на 1 моль этилена) и его деструкции (117 кДж на 1 моль пропилена).

Задача 139. По энергии разрыва связей С-Н, С-С, С = С и Н-Н определить тепловые эффекты реакций:
1 ) С3Н8 - С2Н4 + СН4 3) С4Н10 -> 2С2Н4
2) С3Н8 = С8Н6 + Н2 4) С4Н10 -* С3Н6

Энергия разрыва связей равна 412 кДж/моль для С - Н, 339 кДж/моль для С - С, 613 кДж/моль для С = С и 433 кДж/моль для Н - Н.

Задача 140. В трубчатую печь, работающую в «пропиленовом» режиме, двумя потоками поступает 7900 кг бутановой, фракции в час. Степень конверсии бутана 92%-, селективность по этилену 30,8%, а по пропилену 27,7% Определить расход теплоты, необходимой для компенсации эндотермического эффекта реакций деструкции (q = 65 кДж на 1 моль С3Н6) и дегидрирования бутан; (q=182 кДж на 1 моль С2Н4).

Задача 141. В трубчатую печь поступает 115 тыс. м3 пропана в час. Определить часовой объемный расход топливного газа на компенсацию эндотермического эффекта дегидрирования (117 кДж/моль), если степень конверсии пропана равна 70%, селективность по пропилену 27,5%, .ч теплота сгорания топливного газа 33000 кДж/м3.

Производство бутадиена-1,3 и изопрена

Pr-23. Производительность установки одностадийного дегидрирования н-бутана в бутадиен-1,3 составляет 3000 кг/ч. Определить объем контактной массы, е,сли объемная скорость паров н-бутана составляет 250 ч -1, объемное соотношение катализатора п теплоносителя равно 1:2,2, степень конверсии н-бутаиа 20%, а селективностъ по бутадиену 54,5%.

Скачать решение задачи Pr-23

Pr-24. На установке каталитического дегидрирования изобутана с псевдоожиженным слоем катализатора получено 12920 кг изобутена в час. Определить диаметр и высоту реактора, если степень конверсии изобутана равна 40%, селективность по изобутену 75,.8%, объемная скорость паров изобутана 436 ч-1, плотность паров изобутана в условиях процесса 2,59 кг/м3, насыпная плотность катализатора 800 кг/м8, плотность псевдоожиженного слоя 400 кг/м3, соотношение Н/D равно 1,4, высота отстойной зоны 4,5 м.

Скачать решение задачи Pr-24

Задача 142. Производительность установки одностадийного дегидрирования н-бутана составляет 2900 кг бутадиена в час. Определить объем контактной массы, если объемная скорость паров н-бутана равна 270 ч-1, объемное соотношение катализатора и теплоносителя равно 1:2,1, степень конверсии н-бутана 22%, селективность по бутадиену 54,3%.

Задача 143. Производительность установки одностадийного дегидрирования н-бутана составляет 2750 кг/ч. Определить объем контактной массы, если объемная скорость паров н-бутана равна 280 ч-1, объемное соотношение катализатора и теплоносителя равно 1 :2,3, степень конверсии н-бутана 24%, селективность по бутадиену 54,8%.

Задача 144. Производительность установки одностадийного дегидрирования н-бутана составляет 3400 кг бутадиена в час. Определить объем контактной массы, если объемная скорость паров н-бутана равна 300 ч"1, объемное соотношение катализатора и теплоносителя равно 1 :2,4, степень конверсии н-бутана 30%, селективность по бутадиену 55%.

Задача 145. Определить объемную скорость паров н-бутана в реакторе одностадийного дегидрирования н-бутана в бутадиен, если производительность установки равна 3000 кг бутадиена в час, объем катализатора равен 45,7 м3, (степень конверсии н-бутана 20%, селективность по бутадиену 54,5%.

Задача 146. Определить объемную скорость паров н-бутана в реакторе одностадийного дегидрирования н-бутана в бутадиен, если производительность установки равна 3400 кг бутадиена в час, объем катализатора равен 29,9 м3, степень конверсии н-бутана 30%, селективность по бутадиену 55%.

Задача 147. На установке каталитического дегидрирования с псевдоожиженным слоем катализатора перерабатывают 46 500 «г изобутана в час. Определить диаметр и высоту реактора, если объемная скорость паров равна 460 ч-1, плотность паров изобутана в условиях процесса 2,59 кг/м3, насыпная плотность катализатора 800 кг/м3, плотность псевдоожиженного слоя 400 кг/м3. Высоту отстойной зоны принять равной 4,5 м. Отношение Н/D равно 1,4.

Задача 148. На установке каталитического дегидрирования изобутана с псевдоожиженным слоем катализатора получают 13787 кг изобутена в час. Определить диаметр и высоту реактора, если степень конверсии "изобутана равна 41%, селективность по изобутену 75,4%, объемная скорость паров изобутана 444 ч-1, плотность паров изобутана 2,59 кг/м3, насыпная плотность катализатора 800 кг/м3, плотность псевдоожиженного слоя 400 кг/м3, отношение Н/D равно 1,4. Высоту отстойной зоны принять равной 4,5 м.

Задача 149. На установке каталитического дегидрирования изобутана. с псевдоожиженным слоем катализатора получают 13840 кг изобутена в час. Определить диаметр и высоту реактора, если степень конверсии изобутана равна 40,6%, селективность по изобутену 76,2%, объемная скорость паров изобутана 443 ч"1, плотность паров изобутана 2,59 кг/м3, насыпная плотность катализатора N00 кг/м3, плотность псевдоожиженного слоя 400 кг/м3, отношение Н/D равно 1,4. Высоту отстойной зоны принять равной 4,5 м.

Задача 150. На установке каталитического дегидрирования изобутана с псевдоожиженным слоем катализатора получают 13920 кг изобутена в- час. Определить диаметр ц высоту реактора, если степень конверсии изобутана равна 40,8%, селективность по изобутену 75,5%, объемная скорость паров изобутана 471 ч-1, плотность паров изобутана 2,59 кг/м3, насыпная плотность катализатора 800 кг/м3, плотность псевдоожиженного слоя 400 кг/м3, отношение Н/D равно 1,4.

Задача 151. В адиабатическом реакторе дегидрированием изопентенов получают 3500 кг изопрена в час. Определить массу катализатора в реакторе, если степень конверсии изопентенов равна 41%, селективность по изопрену 75,3%, а производительность 1 т катализатора составляет 620 кг изопентенов в час.

Задача 152. В адиабатическом реакторе дегидрированием изопентенов производят 3580 кг изопрена в час. Определить массу катализатора в реакторе, если степень конверсии изопентенов равна 40,5%; селективность по изопрену равна 76%, а производительность 1 т катализаторов составляет 625 кг изопентенов в час.

Задача 153. В шаровом реакторе на стационарном слое катализатора проводят дегидрирование изопентенов до и изопрена. Расход теплоты для компенсации эндотермического эффекта реакции дегидрирования составляет 1820 кВт. Определить массу катализатора в реакторе, 1г.м-и тепловой эффект реакции дегидрирования равен 1870 кДж на 1 кг изопрена, степень конверсии изопентена равна 40,5%-, селективность по изопрену 76%, производительность 1 т катализатора составляет 620 кг изопентена в час.

Задача 154. В шаровом реакторе на стационарном слое катализатора проводят дегидрирование изопентенов до изопрена. Расход теплоты для компенсации эндотермического эффекта реакции дегидрирования составляет 1Н45 кВт. Определить массу катализатора в реакторе, если тепловой эффект реакции дегидрирования равен 1870 кДж на 1 кг изопрена, степень конверсии изопентенов равна 41%, селективность по изопрену 75,8%, производительность 1 т катализатора составляет 623 кг изопентенов в час,

Задача 155. В шаровом реакторе на стационарном слое катализатора проводят дегидрирование изопентенов до изопрена. Определить часовой объемный расход топливного газа для компенсации эндотермического эффекта реакции дегидрирования, если на установку подают 40210 кг изопентенов в час, степень конверсии изопентенов равна 40,8%, селективность по изопрену 75,3%, теплота сгорания газа 33 000 кДж/м3, тепловой эффект реакции дегидрирования 1870 кДж на 1 кг -изопрена.

Задача 156. В шаровом реакторе и а стационарном слое катализатора подвергают дегидрированию 43 280 кг изопентенов до изопрена в час. Определить часовой объемный расход топливного газа для компенсации эндотермического эффекта реакции дегидрирования, если степень конверсии изопентенов 39,7%, селективность по изопрену 75,6%, теплота сгорания газа 33000 кДж/м3, тепловой эффект реакции дегидрирования 1870 кДж на 1 кг изопрена.

Задача 157. Определить часовые массовые расходы технического изобутена (массовая доля изобутена 98%) и формалина (массовая доля .формальдегида 37%) для получения в час 23610 кг диметилдиоксана по реакции Принса. Степень конверсии изобутена равна 90%, селективность по диметилдиоксану 68%, мольное соотношение изобутена и формальдегида равно 1 :2,1.

Задача 158. Определить часовые массовые расходы изобутеновой фракции (массовая доля изобутена 90%) л формалина (массовая доля формальдегида 37%) для получения в час 23 540 кг диметилдиоксана по реакции Принса. Степень конверсии изобутена равна 96%, селективность по диметилдиоксану 83%, мольное соотношение! изобутена и формальдегида равно 1 :2,1.

Задача 159. В адиабатический реактор для разложения диметилдиоксана до изопрена поступает в час 11 700 кг диметилдиоксана. Определить часовую производительность по изопрену, если степень конверсии диметилдиоксана равна 90%, а селективность по изопрену 84%: Определить также массовый расход водяного пара, если массовое соотношение диметилдиоксана и пара составляет 1 :2.

Задача 160. В адиабатический реактор для разложения диметилдиоксана до изопрена поступает в час 11810 кг диметилдиоксана. Определить часовую производительность по изопрену, если степень конверсии диметилдиоксана равна 85%, а селективность по изопрену 82%. Определить также массовый расход водяного пара, если массовое соотношение диметилдиоксана и пара составляет 1 :2.

Задача 161. Одностадийное дегидрирование изопентана осуществляют в реакторе со стационарным слоем алюмохромового катализатора производительностью 3750 кг изопрена в час. Определить также массовый расход бутан-изопентановой фракции, массовая доля изопентана и которой равна 75%, при степени конверсии изопентана 33% и селективности по изопрену 58%.

 

Гутник примеры и задачи по технологии орг синтеза часть 5

Алкилирование изопарафинов олефинами

Pr-28, Сернокислотное алкилирование изобутана бутонами проводят в пятиступенчатом реакторе производительностью 4000 кг алкилата в час. Сырьем является жидкая бутан-бутеновая фракции, массовая доля бутенов в которой равна 28%, а плотность 605 кг/м3. В реактор подают серную кислоту из расчета 1 м3 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.

Скачать решение задачи Pr-28

Задача 188. Сернокислотное алкилирование осуществляют в горизонтальном реакторе каскадного типа с длиной реакционной зоны 8,6 м. Производительность по алкилату равна 288 т/сут. Сырьем является жидкая бутан-бутеновая фракция, массовая доля бутена в которой равна 32%, а плотность 602 кг/и3. Определить внутренний диаметр реактора, если объемная скорость сырья составляет 0,37 ч-1.

Скачать решение задачи 188

Задача 189. Сернокислотное алкилирование осуществляют в каскадном реакторе диаметром 3,5 м. Производительность по жидкой бутан-бутеновой фракции, массовая доля бутенов в которой равна 29%, а плотность 603 кг/м3, равна 35 м3/ч. Определить вместимость и длину цилиндрической части реактора, если с 1 м3 реакционной зоны снимают в час 87 л алкилата плотностью 715 кг/м3.

Задача 190. Сернокислотное алкилирование проводят в каскадном реакторе, внутренний диаметр которого 3,45 м, а длина реакционной зоны 8,4 м. В реактор с объемной скоростью 0,4 ч-1 поступает бутан-бутеновая фракция, массовая доля бутена в которой равна 30%, а плотность 601 кг/м3. Определить производительность реактора по алкилату (плотность алкилата 715 кг/м3), если его выход составляет 172% от объемного расхода бутена (плотность бутенов 645 кг/м3).

Задача 191. В каскадный реактор сернокислотного алкилирования изобутана поступает в час 23 700 кг жидкой бутан-бутеновой фракции, массовая доля бутенов в которой равна 29,5%. Алкилирование осуществляют при мольном соотношении изобутан: бутены, равном 7:1. В этих условиях расход бутенов составляет 0,5 т на 1 т образующегося алкилата. Определить долю изобутена (в процентах от циркулирующего), необходимого для снятия реакционной теплоты (77 кДж на 1 моль алкилата в расчете на изооктан), если теплота испарения изобутана составляет 331 кДж/кг.

Pr-29 В барботажный реактор с целью получения этилбензола поступает в час 15000 кг бензола. В процессе алкилирования образуется алкилат, массовая доля алкилбензола в котором равна 32%, а доля бензола 62%. Определить селективность процесса по этилбензолу, если его степень конверсии равна 31%.

Скачать решение задачи Pr-29

Алкилироваиие бензола олефинами

Задача 192. В реактор для алкилирования бензола этиленом в присутствии хлорида алюминия поступает в час 10 800 кг бензола. Для обеспечения выхода этилбензола, равного 92,5% (в расчете на этилен), поддерживают мольное соотношение бензол : этилен на входе равным 3:1. Определить внутренний диаметр реактора, если съем этилбензола с 1 м3 реакционного объема составляет 150 кг/ч, а штуцер для выхода жидкого алкилата расположен на высоте 8 м.

Задача 193. Реактор для алкилирования бензола в присутствии хлорида алюминия имеет внутренний диаметр 2,4 м. Производительность 1 м3 реакционного объема достигает 120 кг этилбензола в час при выходе его 91% в расчете на этилен. Определить объемный расход этиленовой фракции, объемная доля этилена в которой составляет 54%. Штуцер для выхода жидкого алкилата расположен на высоте 8,4 м.

Задача 194. В реактор для получения этилбензола в присутствии хлорида алюминия поступает в час 12000 кг бензола. В процессе алкилирования на 1 моль этилбензола выделяется 106 кДж теплоты, часть которой (50%) снимается за счет испарения непревращенного бензола. Определить количество бензола в жидком алкилате, непрерывно выходящем из реактора, если теплота испарения бензола равна 380 кДж/кг, степень его конверсии 33%, а селективность по этилбензолу 84,6%.

Задача 195. Производительность барботажного реактора по этилбензолу составляет 150 т/сут. Для достижения такой производительности в реактор подают бензол с трехкратным избытком от теоретического. Половина поступающего бензола испаряется в реакторе и поступает на конденсацию в холодильник-конденсатор, охлаждаемый водой. Определить расход охлаждающей воды в холодильнике-конденсаторе, если теплота конденсации бензола равна 393,3 кДж/кг, а теплоемкость охлаждающей воды, нагреваемой на 18 К, составляет 4187 Дж/(кг-К)

Задача 196. На установку по производству изопропилбензола поступает 11700 кг бензола в час. Алкилирование проводят пропан-пропиленовой фракцией, объемная доля пропилена в которой равна 51,2%. В этих условиях степень конверсии бензола достигает 38,5% при селективности по изопропилбензолу 86,6%. Определить расходный коэффициент поступающего бензола (в тоннах на 1 тонну изопропилбензола) и объемный расход пропан-пропиленовой фракции, если на 1 моль образующегося изопропилбензола расходуется 1,12 моль пропилена.

Задача 197. Алкилирование бензола пропиленом проводят в барботажном реакторе внутренним диаметром 1,6 м. Производительность 1 м3 реакционного объема составляет 200 кг изопропилбензола в час; выход жидкого алкилата предусмотрен на высоте 8,46 м. Определить селективность процесса по изопропилбензолу, если степень конверсии бензола составляет 28%, а его расход на входе в реактор равен 9150 кг/ч.

Скачать решение задачи 197

Задача 198. При алкилировании бензола пропиленом в барботажном реакторе через штуцер с диаметром патрубка 200 мм со скоростью 0,06 м/с непрерывно отбирают жидкий алкилат, массовая доля изопропилбензола в котором равна 60%, а плотность составляет 836 кг/м3. Определить объемный расход пропан-пропиленовой фракции, объемная доля пропилена в которой равна 52%, если выход изопропилбензола составляет 89,3% в расчете на пропилен.

Деалкилирование алкилароматических углеводородов

Pr-30. 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 ко бензолу достигает 82% в расчете на превращенный толуол. Определить степень конверсии толуола.

Скачать решение задачи Pr-30

Задача 199. На установку термического гидродеметилирования толуола производительностью 10300 кг бензола в час поступает 19000 м3 водорода в час. Определить мольное соотношение водород: толуол на входе в реактор, если степень конверсии толуола равна 92,6%, а селективность по бензолу составляет 81%.

Задача 200. В реакторе гидродеметилирования толуола выделяется 1870 кВт теплоты, которую отводят циркулирующим водородсодержащим газом [объемная доля водорода 90%]. Определить объемный расход водородсо-держащего газа, если степень конверсии толуола равна 93%, селективность по бензолу 81,5%, мольное соотношение водород: толуол равно 5:1, а тепловой эффект процесса составляет 641 кДж на 1 кг бензола.

Задача 201. Термическое гидродеметилирование толуола проводят при 700 °С и 2,2 МПа на установке с двумя последовательными реакторами. Производительность установки 10300 кг по бензолу в час. На установку поступает водородсодержащий газ (объемная доля водорода 82,3%) при мольном соотношении водород : толуол, равном 4,8:1. Определить внутренний диаметр реактора первой ступени, если скорость газо-сырьевого потока в его сечении в условиях процесса составляет 0,19 м/с, а степень конверсии толуола равна 76%.

Задача 202. Установка термического деметилирования толуола с двумя последовательными реакторами имеет производительность 10100 кг бензола в час. Газо-сырьевая смесь поступает при 650 °С. Удельная теплоемкость такой смеси 4,61 кДж/(кг-К), мольное соотношение водород : толуол равно 4,7 : 1. В этих условиях деалкилирование идет аутотермически, если количество выделяющейся теплоты (тепловой эффект процесса 50 кДж/моль) не ниже 9% от теплового потока газо-сырьевой смеси на входе. Определить количество теплоты (в % от теплового потока газо-сырьевой смеси на входе), расходуемой на ведение реакции, если степень конверсии толуола в бензол равна 85%, а массовая доля водорода в водородсодержащем газе 25,4%.

Задача 203. Производительность установки термического гидродеметилирования толуола составляет 248 т бензола в сутки. Газо-сырьевая смесь (водородсодержащий газ, в котором массовая доля водорода равна 35%, плюс толуол) поступает в реакторы при мольном соотношении водород : толуол =5:1. В этих условиях степень конверсии толуола в бензол достигает 93%. Продукты реакции при 720 °С поступают в котел-утилизатор, где за счет их охлаждения до 250 °С образуется водяной пар с давлением 4 МПа и теплотой парообразования 1712 кДж/кг. Определить количество образующегося водяного пара, если теплоемкость газо-продуктовой смеси ри средней температуре 485°С составляет ,46 кДж/(кг-К), а степень использования теплоты рав-а72%.

Скачать решение задачи 203

Изомеризация парафинов

Pr-31. 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~', глубина его превращения за один проход реактора 45,7%, а плотность 615кг/м3. Определить также объемный расход водорода на входе в реактор.

Скачать решение задачи Pr-31

Задача 204. Изомеризацию н-пентана в изопентан осуществляют на цеолите, объем которого в реакторе составляет 10 м3. При объемной скорости жидкого сырья 2,5 ч~! и мольном соотношении водород : н-пентан =4 : 1 глубина превращения н-пентана за один проход через реактор составляет 60%. Определить массовые расходы циркулирующего н-пентана и водородсодержащего газа, если массовая доля водорода в таком газе равна 70%, а плотность сырья (н-пентан) равна 615 кг/м3.

Задача 205. Изомеризацию н-бутана проводят в трубчатом реакторе (внутренний диаметр трубки 50 мм, длина 5,6 м, число трубок 912)., в трубках которого находится катализатор - хлорид алюминия. Объемная скорость жидкого н-бутана равна 0,95 ч-1, глубина превращения сырья за один проход 48%, расход сырья 44 кг на 1 т образующегося изобутана. Определить часовой массовый расход катализатора, если плотность жидкого изобутана при 20°С составляет 557,3 кг/м3..

Задача 206. Газофазную изомеризацию н-пентана в изопентан осуществляют в присутствии хлорида алюминия в трубчатом реакторе, в межтрубном пространстве которого в час циркулирует 7,0 м3 масла. Реакционная теплота (92 кДж/моль) снимается за счет нагревания масла на 30 К- Определить массовый расход н-пентана на входе в реактор, если глубина превращения н-пентана за один проход равна 49%, удельная теплоемкость охлаждающего масла 1,77 кДж(кг-К), а его плотность 856 кг/м3.

Изомеризация алкилароматнческих углеводородов

Pr-32. Изомеризацию алкилароматических углеводородов С8Ню проводят в среде водяного пара в адиабатическом реакторе, в котором объем алюмосиликатного катализатора равен 36 м3. Производительность 1 м3 катализатора составляет 240 кг н-ксилола в час. Определить часовую массовую нагрузку реактора по паро-сырьевой смеси, если мольное соотношение водяной пар : углеводороды равно 1,5 : 1, а количество н-ксилола в продуктах реакции

Скачать решение задачи Pr-32

Задача 207. В адиабатический реактор, в котором объем платинового катализатора, нанесенного на алюмосиликат, равен 14 м3, на изомеризацию ароматических углеводородов в час поступает 8860 кг водородо-сырьевой смеси, массовая доля водорода в которой равна 26%. Определить массовую долю н-ксилол а в изомеризате, если его массовая доля в исходном сырье равна 9,0%, а производительность 1 м3 катализатора составляет 153 кг га-ксилола в час.

Задача 208. В адиабатический реактор производительностью 7700 кг га-ксилола в час, на высоту 1,9 м заполненный платиновым катализатором, нанесенным на алюмосиликат, поступают на изомеризацию ароматические углеводороды С8Ню, массовая доля этилбензола в которых равна 31%. В процессе изомеризации 70% этилбензола превращается в га-ксилол, что составляет 27% от массовой производительности реактора по н-ксилолу. Определить внутренний диаметр реактора, если скорость сырья на входе равна 1,57 кг в час на 1 кг катализатора, насыпная плотность которого составляет 609 кг/м3.

Задача 209. Производительность реактора для изомеризации углеводородов С8Ню по смеси о- и га-ксилолов составляет 12500 кг/ч. Внутренний диаметр реактора 4,2 м, высота слоя катализатора 2,1 м. Определить объемную скорость жидкого сырья (плотность 876 кг/м3) и объемный расход водородсодержащего газа (объемная доля водорода 85%), если выход целевых продуктов равен 66,7% от массового расхода сырья, а мольное соотношение водорода и углеводородов С8Н10 равно 5,5: 1.

Промышленные способы получения галогенпроизводных

Pr-33. Определить затраты технического метана, в котором массовая доля СЙ4 составляет 98,5%, и затраты электролитического хлора с массовой долей хлора 96% для получения 1920 кг метилхлорида в час, если мольное соотношение метана и хлора равно 1:1, а выход метилхлорида равен 80% в расчете на исходный хлор.

Скачать решение задачи Pr-33

Pr-34. Определить объемную скорость метана в реакторе, газофазного хлорирования, если производительность аппарата по реакционному газу составляет 4920 кг/ч, 'массовая доля метиленхлорида в реакционном газе 9,2%, выход метиленхлорида 33% в расчете на исходный хлор, мольное соотношение СН4: С12 = 3,44 : 1. Реактор газофазного хлорирования имеет внутренний диаметр 0,85 м II высоту 2,5 м.

Скачать решение задачи Pr-34

Pr-35. Объемная скорость газов в реакционной камере газофазного хлоратора 280 ч-1, суммарный объемный расход метана и хлора 560 м3/ч. Определить диаметр и высоту реактора, если соотношение Н/D равно 2,5 : 1.

Скачать решение задачи Pr-35

Pr-36 Определить количество теплоты, которая выводиться при получении 1800 кг пентилхлорида в час, если тепловой эффект хлорирования пентана равен 105 кДж/моль

Скачать решение задачи Pr-36

Задача 210. Определить объемную скорость подачи метана в реактор газофазного хлорирования, если производительность установки равна 2200 кг реакционного газа в час. Массовая доля тетрахлорметана в реакционном газе 7%, выход тетрахлорметана составляет 30% в расчете на использованный метан, объемная доля метана в природном газе 96%, объем реактора 2,8 м3.

Задача 211. Определить объемную скорость подачи метана в реактор газофазного хлорирования, если производительность установки с двумя работающими реакторами составляет 19700 кг реакционного газа в час. Массовая доля метилхлорида в газе 33,3%, выход метилхлорида 43% в расчете на исходный хлор, мольное соотношение СН4: С12 равно 3,44; 1. Объем реактора 2,84 -м3.

Задача 212. Производительность реактора газофазного хлорирования метана 1660 кг метилхлорида в час, выход метилхлорида 81% в расчете на исходный хлор, мольное соотношение хлора и метана равно 1 :3,4, время реакции 1,8 с. Определить объем реакционной камеры.

Задача 213. Объемная скорость смеси в реакторе газофазного хлорирования 240 ч-1, суммарный объемный расход метана и хлора 480 м3/ч. Определить диаметр и высоту реактора при Н/D=2,5.

Задача 214. Производительность установки газофазного хлорирования метана составляет 19700 кг реакционного газа в час. Массовая доля трихлорметана в газе составляет 4,1%, выход трихлорметана в расчете на исходный хлор 18,3%, мольное соотношение СН4: С12 равно 3,44 : 1. Определить число реакторов, если нагрузка по метану 1& один аппарат составляет 3300 кг/ч.

Задача 215. В реактор жидкофазного хлорирования парафина средняя молекулярная масса 296) поступает в час 250 м3 электролитического хлора, объемная доля хлора в котором 98%. Выход хлорпарафина 80%. Определить число реакторов, если плотность реакционной массы равна 1120 кг/м3, время пребывания массы в реакторе 4 ч, диаметр реактора 1800 мм, а высота реактора 3300 мм, коэффициент заполнения 0,75.

Задача 216. Определить затраты технического метана (массовая доля метана 98%) и затраты электролитического хлора (массовая доля хлора 96%) для получения в час 1920 кг хлорметанов следующего состава (массовые доли): СН3Сl 70,5%, СН2Сl2 18,5%, СНСl38,6%, ССl2,4%. Мольное соотношение СН4: С12 равно 3:1.

Задача 217. Определить затраты электролитического хлора для получения в час 2000 кг реакционного газа, массовая доля метиленхлорида в котором 11%, если степень конверсии хлора составляет 33%.

Задача 218. Определить расходные коэффициенты в производстве метилхлорида, если производительность установки составляет 710 кг метилхлорида в час, выход метилхлорида 90% от теоретического. Массовые доли метана в техническом метане 94%, а хлора в электролитическом хлоре 99%.

Задача 219. В реактор газофазного хлорирования поступает в час 1000 м3 метана, объемная доля СН4 в котором 94%. Определить массовую производительность реактора по метиленхлориду, если степень конверсии метана равна 50%, а селективность по метиленхлориду 60%. Определить также расходный коэффициент метана.

Задача 220. В реактор газофазного хлорирования подают в час 952 м3 метана. При этом образуются: метилхлорид (514 кг/ч), метиленхлорид (577 кг/ч), трихлорметан (411 кг/ч). Определить затраты хлора, подаваемого в процесс, степень конверсии метана и мольное соотношение хлор : метан.

Задача 221. В реактор хлорирования метана подают в час 1200 м3 метана. При этом образуется реакционный газ следующего состава: метиленхлорид 1165 кг/ч, трихлорметан 3366 кг/ч, тетрахлорметан 1320 кг/ч. Определить объемный расход хлора, степень конверсии метана и мольное соотношение хлор : метан.

Задача 222. Определить объемные расходы хлора и метана для установки производительностью 1300 кг хлорпроизводных в час, если массовые доли в смеси: трихлорметана 48%, тетрахлорметана 52%. Определить мольное соотношение хлор : метан.

Задача 223. В реактор газофазного хлорирования поступает и час 1000 м3 метана. В результате хлорирования образуется следующее количество хлор производных: метил-хлорид 530 кг/ч, метиленхлорид 580 кг/ч, трихлорметан 120 кг/ч. Определить объемный расход хлора, степень конверсии метана и мольное соотношение хлор : метан.

Задача 224. На установку хлорирования подают в час 782 м3 хлора. Мольное соотношение метан : хлор равно 1 : 3,5 >5% подаваемого метана затрачивается на образование трихлорметана, а 45% на образование тетрахлорметана. Определить количество образовавшихся хлорпроизводных. Определить также расходные коэффициенты хлора и метана в расчете на 1 т хлорпроизводных.

Задача 225. Определить расходные коэффициенты в производстве метиленхлорида (без учета циркуляции сырья), если производительность установки по реакционному газу 1800 кг/ч, а состав реакционных газов в массовых долях следующий: метилхлорид 13%, метиленхлорид 8%, трихлорметан 3%, тетрахлорметан 1%, метан 53%, хлорводород 22%.

Задача 226. Определить тепловые эффекты образования метилхлорида и метиленхлорида, если энергии связей таковы: для С-Н412кДж/моль, для С-С1 239 кДж/моль, для С-С1 327 кДж/моль, для Н-С1 427 кДж/моль.

Задача 227. Определить тепловые эффекты образования трихлорметана и тетрахлорметана, если энергии связей таковы: для С-Н 412 кДж/моль, для С1-С1 239 кДж/моль, для Н-С1 427 кДж/моль, для С-С1 327 кДж/моль.

Задача 228. Определить приход теплоты, выделяющейся при получении метилхлорид а (4900 кг/ч) газофазным хлорированием метана, если тепловой эффект реакции равен 103 кДж/моль.

Задача 229. Определить приход теплоты, выделяющейся при получении метиленхлорида (1290 кг/ч) газофазным хлорированием метана, если тепловой эффект реакции равен 206 кДж/моль.

Задача 230. Определить приход теплоты, выделяющейся при получении трихлорметана (597 кг/ч) газофазным хлорированием метана, если тепловой эффект реакции равен 309 кДж/моль.

Задача 231. Определить приход теплоты, выделяющейся при получении тетрахлорметана (170 кг/ч) газофазным хлорированием метана, если тепловой эффект реакции равен 412 кДж/моль.

Задача 232. Определить приход теплоты, выделяющейся при получении реакционного газа (1800 «г/ч), массовые доли компонентов в котором равны: метилхлорид 45%, метиленхлорид 30%, трихлорметан 15%, тетрахлорметан 10%. Тепловые эффекты приведены в условиях задач 228-231,

   

Гутник примеры и задачи по технологии орг синтеза часть 7

Фторирование углеводородов

Pr-44 На установку каталитического газофазного фторирования поступает 160 кг гептана в час. Определить объемный расход азото-фторидной смеси (объемное соотношение Н2:р2 = 2:1)и производительность по перфторгептану, если его выход составляет 62% от теоретического по гептану.

Скачать решение задачи Pr-44

Задача 289. На установку газофазного каталитического фторирования поступает 1200 кг бензола в час. Определить объемный расход азото-фторидной смеси (объёмное соотношение N2: F2 равно 2:1) и производительность по перфторбензолу, если его выход составляет 58% от теоретического по бензолу.

Задача 290. На установку газофазного каталитического фторирования поступает 800 кг антрацена в час. Определить объемный расход азото-фторидной смеси (объемное соотношение N2:F2 равно 2:1) и производительность по перфторантрацену, если его выход составляет 43% от I теоретического по антрацену.

Задача 291. На установку газофазного каталитического фторирования поступает 1500 кг трифторметил бензол а (C6Н6СF3) в час. Определить объемный расход азото-фторидной смеси (объемное соотношение N2: F2 равно | 2:1) и производительность по перфтортолуолу, если его I выход составляет 85% от теоретического по трифторметилбензолу.

Задача 292. Определить массовый расход катализатора I (АgF2) на получение 2400 кг перфторгептана в час и массовый расход фтора на регенерацию катализатора, I если при фторировании 75% загруженного в реактор АgF2 восстанавливается до AgF. Катализатор загружают в 50%-ном избытке от стехиометрического количества.

Задача 293. Определить массовый расход катализатора (АgF2) на получение 2000 кг перфторбензола в час и массовый расход фтора на регенерацию катализатора, если при фторировании 30% загруженного в реактор АgF2 восстанавливается до АgF. Катализатор загружают в 50%-ном избытке от стехиометрического количества.

Задача 294. Определить массовые расходы тетрахлорметана и фторводорода для установки производительностью 1080 кг дихлордифторметана (фреон-12) в час, если выход фреона-12 составляет 78% по тетрахлорметану и 85% по фторводороду.

Задача 295. На установку получения фреона-12 подают 485 кг фторводорода в час. Определить производительность установки по фреону-12 и расход тетрахлорметана, если выход фреона-12 равен 85,5% по фторводороду, а I мольное соотношение НF: СCl4 равно 0,45: 1.
Задача 296. На установку газофазного каталитического хлоргидрофторирования метана поступает 4820 кг осушенного хлора в час. Определить массовый расход технического метана (массовая доля метана 96%) и производительность по фреону-12, если степень конверсии хлора составляет 96,4%, а селективность по фреону-12 равна 53,1%.

Задача 297. Производительность установки газофазного каталитического хлор гидрофторирования составляет 1050 кг фреона-12 в час. Определить массовые расходы технического метана (массовая доля метана 96%), хлора и фторводорода, если степень конверсии хлора равна 96,4%, а селективность по фреону-12 составляет 53%. Фторводород подают в процесс с 4%-ным избытком от стехиометрического количества.

Задача 298. Определить конструктивные размеры (диаметр и высоту) реактора для непрерывного процесса хлоргидрофторирования метана в псевдоожиженном слое катализатора, если объемная скорость газа равна 0,23 м3/с, а линейная - 0,18 м/с. Соотношение Н/D равно 15: 1.

Задача 299. Производительность установки газофазного каталитического хлоргидрофторирования составляет 1030 кг фреона-12 в час, объемный расход смеси газов в реакторе равен 0,47 м3/с, плотность сырья 190,4 кг/м3. Определить общий объем катализатора.

Задача 300. В реакторе каталитического газофазного хлоргидрофторирования высота слоя катализатора равна 4,07 м, диаметр реактора 0,9 м, а производительность 1 м3 катализатора составляет 9,14 кг фреона-12 в час. Определить число реакторов для получения 3153 кг фреона-12 в час.

Задача 301. На установку газофазного хлоргидрофторирования поступает в час 1084 кг осушенного фторводорода. Производительность 1 м3 катализатора 47,2 кг в час по фторводороду; общий объем катализатора в реакторе 11,5 м3. Определить необходимое число реакторов.

Получение метанола

Pr-45 В колонну синтеза метанола, объем цинк-хромового катализатора в которой составляет 3,6 м3, поступает по основному ходу в час 129600 м3 синтез-газа, что равно 80% от его общего расхода на входе. Определить объемную скорость синтез-газа и уточную производительность катализатора, если степень конверсии синтез-газа равна 9%, а селективность по метанолу в расчете на превращенный синтез-газ составляет 87,8%.

Скачать решение задачи Pr-45

Задача 302. Производительность колонны синтеза по метанолу составляет 6000 кг/ч. Определить объем цинк-хромового катализатора в колонне, если объемная скорое п, подачи синтез-газа равна 42000 ч-1, степень его конверсии за один проход через катализатор 8,8%, а селективность по метанолу составляет 87,1%.

Задача 303. В колонну синтеза метанола, объем цинк-хромового катализатора в которой равен 4 м3, поступает в час 135600 м3 синтез-газа. Производительность 1 м3 катализатора составляет 42 т/сут по метанолу-сырцу, массовая доля метанола в котором 92,5%. Определит! объемную долю холодного (байпасного) синтез-газа ил входе ( в %), если степень конверсии синтез-газа .м один проход через катализатор равна 9,2%, а селективность по метанолу составляет 87,2%.

Задача 304. В колонне синтеза метанола, на полках который находится 3,6 м3 цинк-хромового катализатора, за счет теплового эффекта, равного 3000 кДж на 1 кг метанола выделяется 5000 кВт теплоты. Определить объемную скорость подачи синтез-газа, если степень конверсии синтез-газа равна 9,1%, а селективность по метанолу составляет 87,3%.

Задача 305. В колонну синтеза метанола поступает в час 165400 м3 синтез-газа с массовой скоростью 17500 кг/ч на 1 м3 цинк-хромового катализатора. Определить су точную производительность колонны ( в расчете и 100%-ный метанол), если часовая производительность 1 м3 катализатора составляет 1660 кг метанола-сырца массовая доля метанола в котором равна 92%.

Задача 306. Часовая производительность шестиполочной колонны синтеза метанола на цинк-хромовом катализаторе составляет 7000 кг метанола-сырца, массовая дол метанола в котором равна 92%. При объемной скорость подачи синтез-газа 40000 ч^1 степень его конверсии рай на 8,7%), а селективность по метанолу составляет 86,5% Определить внутренний диаметр колонны, если высота слоя катализатора на каждой полке 660 мм.

Задача 307. В колонну синтеза метанола поступает в ч л-150000 м3 синтез-газа. Из колонны выходит газов смесь, массовая доля метанола в которой равна 9,9%, при степени конверсии синтез-газа в метанол 7,42%. I холодильнике-конденсаторе газовая смесь охлаждается от 130 до 35° С, а пары метанола при этом конденсируются Определить массовый расход охлаждающей воды холодильнике-конденсаторе, если температура воды повышается на 35 К. Принять удельные теплоемкости газовой смеси и воды соответственно 2,86 кДж/(кг-К) и 4,18 кДж/(кг-К), теплоту конденсации паров метанола 1171 кДж/кг.

Задача 308. Производительность пятиблочной колонны синтеза метанола с внутренним диаметром 1,2 м составляет 5800 кг метанола в час. При объемной скорости подачи синтез-газа 45000 ч-1 селективность по метанолу достигает 86,5%. Определить степень конверсии синтез-газа т один проход, если высота слоя катализатора на каждой полке равна 710 мм.

Задача 309. В колонну синтеза метанола с совмещенной наладкой поступает в час 170000 м3 синтез-газа, степень конверсии которого в метанол составляет 7,5%. Из колонны выходит газовая смесь, массовая доля метанола в которой равна 8%. На выходе из катализаторной коробки 20% от массового расхода газовой смеси направляют котел-утилизатор, где она охлаждается с 390 до 130°С 1М счет преобразования водяного конденсата в пар с давлением 18,7 МПа. Определить количество образующегося водяного пара, если теплота парообразования равна 722,6 кДж/кг, а удельная теплоемкость газовой cмеси 3,12 кДж/(кг-К).

Pr-46 Производительность реактора синтеза метанола на низкотемпературном катализаторе (СНМ-1) составляет 15000 кг (елевого продукта в час. Такая производительность достигается и объемной скорости подачи синтез-газа 10000 ч-1, степени его инверсии 6% и селективности по метанолу 87%. Определить высоту слоя катализатора в реакторе, если его внутренний диаметр равен 3,6 м.

Скачать решение задачи Pr-46

Задача 310. В реактор синтеза метанола поступает в час 500000 м3 синтез-газа. При степени конверсии синтс.1 газа за один проход через катализатор 4,5% производительность реактора составляет 222 т метанола в сутки Определить селективность по метанолу.

Задача 311. В реактор (объем катализатора 60 м3) синтеза метанола при низком (5,3 МПа) давлении поступает ли основному ходу 480000 м3 синтез-газа в час. Определить долю байпасного (холодного) синтез-газа (в %), если производительность 1 м3 катализатора равна 220 кг мг метанола в час, степень конверсии синтез-газа за одни проход через катализатор 4,8%, а селективность по метанолу 87,2%.

Задача 312. В реакторе синтеза метанола при низком (5,3 МПа) давлении находится 59,5 м3 катализатора производительность 1 м3 которого равна 250 кг метанол, в час. В процессе синтеза количество отдувочных и растворенных в метаноле газов составляет 18 м3 на 1 т метанола. Определить объемный расход свежего и циркуляционного газа на входе в реактор, если степень коп версии синтез-газа за один проход через катализатор равна 4,9%, а селективность по метанолу составляв 86,8%.

Задача 313. Диаметр реактора синтеза метанола на низки температурном катализаторе равен 3,6 м, высота слое катализатора 6 м. При объемной скорости подачи синтез-газа 10200 ч-1 степень его конверсии за один проход через катализатор составляет 4,7%, а селективность по метанолу равна 87,4 %. Определить суточную производительность реактора по метанолу-сырцу, массовая для метанола в котором 88%.

Задача 314. Производительность реактора синтеза метанола на низкотемпературном катализаторе (СНМ-1) составляет 10000 кг метанола в час. Процесс проводят при 5,3 МПа и 290°С; в этих условиях степень конверсии синтез-газа за один проход через катализатор равна 5% а селективность по метанолу 87,2%. Определить внутренний диаметр реактора, если линейная скорость синтез-газа в сечении аппарата в рабочих условиях равна 0,82 м/с.

Задача 315. В реактор синтеза метанола при низком давлении (производительность 15000 кг метанола в час) поступает синтез-газ с массовой скоростью подачи 5700 кг/ч на 1 м3 катализатора. В этих условиях степень конверсии синтез-газа в метанол равна 4,4%. Определить толщину стенки реактора, если его наружный диаметр 3,8 м, II высота слоя катализатора 5,88 м. I

Задача 316. Реактор синтеза метанола заполнен низкотемпературным катализатором СНМ-1 (60 м3), производительность 1 м3 которого равна 6,24 т метанола в сутки, •ля обеспечения такой производительности в реактор подают в час 2350 м3 свежего синтез-газа на 1 т образующегося метанола; объемная доля диоксида углерода свежем газе должна быть 8%, а мольное соотношение водород : оксид углерода равно 2,8 : 1. Определить объемную долю свежего синтез-газа, направляемого в двухступенчатый реактор конверсии СО до СО2 на железо-хромовом катализаторе.

Задача 317. Производительность завода 300 тыс. т метанола I год обеспечивается работой трех реакторов на низкотемпературном катализаторе СНМ-1. Степень конверсии синтез-газа за один проход через катализатор равна 5%, селективность по метанолу 87,1%. Определить число колонн синтеза метанола при высоком (30 МПа) давлении, необходимых для обеспечения такой производительности, если объем катализатора в колонне 3,6 м3, а объемная скорость подачи синтез-газа в колонну 44500 ч-1. Число часов работы оборудования в году принять равным 8000.

Задача 318. Производительность реактора синтеза метанола при низком (5 МПа) давлении равна 384 т метанола в •утки. Из реактора уходит газовая смесь с массовой долей метанола 3,3%, охлаждаемая в кожухотрубном теплообменнике от 280 до 120°С поступающим холодным синтез-газом. Определить число труб теплообменника (средний диаметр трубки 14,6 мм, длина 12 м), если удельная теплоемкость газовой смеси на выходе из колонны равна 3,2 кДж/(кг-К), коэффициент теплопередачи 520 Вт/(м2-К), а средний температурный напор 55 К. Теплопотери теплообменника принять равными 5%.

Задача 319. Метанол получают при низком давлении в реакторе большой единичной мощности. Перед поступлением в реактор синтез-газ нагревают отходящей из реактора газовой смесью с 55 до 230°С в межтрубном пространстве теплообменника, площадь поверхности теплообмен;) которого равна 1870 м2, при коэффициенте теплопередачи 525 Вт/(м2-К) и среднем температурном напоре 55 К. Определить суточную производительность реактора по метанолу, если теплоемкость синтез-газа равен 3,15 кДж/(кг-К), а степень его конверсии в метанол 4,7%.

Задача 320. Производительность реактора по метанолу, получаемому при 5-6 МПа, составляет 408 т/сут. Выделяющуюся теплоту (110 кДж/моль) снимают, подавая холодный (байпасный) синтез-газ в реакционную зону; газ при этом нагревается с 55 до 270°С. Определить долю байпасного синтез-газа (в % от общего расхода на входе), если удельная теплоемкость синтез-газа при средней температуре 162,5°С равна 3,14 кДж/(кг-К), степень его конверсии в метанол 4,8%.

Задача 321. В процессе синтеза метанола на низкотемпературном катализаторе выделяется 17-103 кВт теплоты, которую снимают, подавая холодный синтез-газ в реакционную зону в количестве 25% от массового расхода синтез-газа на входе в реактор. Определить суточную производительность реактора по метанолу, если холодный синтез-газ, удельная теплоемкость которого равна 3,15 кДж/(кг-К), нагревается на 212 К, а степень его конверсии в метанол составляет 4,7%.

Pr-47 Метанол получают при 6-8 МПа и 230-270 °С в вертикальном трубчатом реакторе, в трубах которого находится катализатор производительностью 312,5 кг/(м3-ч). Число труб 587Я, 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 насыщенным водяной пар давлением 3,5 МПа. Определить количество образующегося водяного пара, если теплота испарения конденсата равны 1752 кДж/кг.

Скачать решение задачи Pr-47

Задача 322. Метанол получают в вертикальном трубчатом реакторе (число труб 6600, внутренний диаметр 24 мм), производительность такого реактора по метанолу 18 т/сут. Синтез-газ поступает в реактор с объемной скоростью 15250 чм; в этих условиях степень его конверсии равна 6,5%, а селективность по метанолу 90%. Определить длину труб реактора.

Задача 323. Метанол получают в вертикальном трубчатом реакторе (число труб 6500, их длина 7,5 м). Производительность такого реактора по метанолу 300 т/сут. Синтез-газ поступает в реактор с объемной скоростью 12200 ч-1; в этих условиях степень его конверсии равна %, а селективность по метанолу 89%. Определить внутренний диаметр труб.

Задача 324. В трубчатый реактор синтеза метанола поступает в час 320000 м3 синтез-газа. Выделяющуюся тепло-• отводят за счет образования (в межтрубном пространстве реактора) водяного пара с давлением 4,5 МПа в количестве 1 т пара на 1 т метанола. Определить площадь поверхности теплообмена труб реактора, если степень конверсии синтез-газа равна 9%, селективность процесса 90%, удельная теплота парообразования 674 кДж/кг, а удельная тепловая нагрузка на трубы 1,22 кВт/м2.

Задача 325. Метанол получают в трубчатом реакторе, заполненном медьсодержащим катализатором. В межтрубном пространстве за счет кипения конденсата образуется 12000 кг водяного пара с давлением 4 МПа, что позволяет утилизировать 70% выделяющейся теплоты НОО кДж/моль). Определить нагрузку реактора по синтез-газу, если степень его конверсии равна 8%, селективность по метанолу 90%, а теплота парообразовании 1712 кДж/кг.

Задача 326. Производительность трубчатого реактора по метанолу составляет 288 т/сут. При 270°С из реактора уходит газовая смесь, объемная доля метанола в котором равна 6%. Теплоту этих газов используют в теплообменнике для подогрева исходного синтез-газа. Определить площадь поверхности теплообмена, если коэффициент теплопередачи равен 125 Вт/(м2-К), средний температурный напор 55 К, мольная теплоемкость реакционных газов 33,9 кДж/(моль-К), а начальная температур.! поступающего газа 90°С.

Этанол

Pr-48 Этанол получают прямой гидратацией этилена на установке суточной производительностью 260 т технического этанола массовая доля С2Н5ОН в котором равна 92,4%. Определить чист реакторов-гидрататоров (объем катализатора в каждом 10 м3) дли обеспечения этой производительности, если степень конверсии этилена за один проход через катализатор равна 4,3%, селективное п по этанолу 95%, а объемная скорость подачи этилена составляв 2000 ч-1

Скачать решение задачи Pr-48

Задача 327. В реактор-гидрататор производительностью 2200 кг этанола в час для гидратации этилена поступает водяной пар в количестве 15200 кг/ч. Определить мольное соотношение водяной пар : этилен, если степень конверсии этилена за один проход через реактор равна 4,2%, а селективность по этанолу составляет 94,6%.

Задача 328. В реактор прямой гидратации этилена производительностью 2400 кг этанола в час поступает 50000 кг парогазовой смеси в час (массовое соотношение водяной пар : этилен = 0,4 : 1). Определить степень конверсии этилена за один проход через катализатор, если селективность по этанолу равна 94,8%.

Задача 329. В реактор прямой гидратации производительностью 2100 кг этанола в час поступает 26340 м3 этилена в час. Определить селективность- по этанолу, если из реактора с газопаровой смесью отводят 31575 кг этилена в час.

Задача 330. В реактор прямой гидратации этилена до этанола поступает в час 13000 кг перегретого водяного пара. Этилен подают в реактор с объемной скоростью 1900 ч-1 при мольном соотношении этилен : водяной пар, равном 1,41 : 1. Определить внутренний диаметр реактора, если высота слоя катализатора в нем составляет 7,8 м.

Задача 331. Производительность реактора прямой гидратации этилена равна 2115 кг этанола в час. В реактор поступает водяной пар в мольном соотношении с этиленом 0,68: 1; в этих условиях степень конверсии этилена за один проход через катализатор равна 3,9%, а селективность по этанолу 94,8%, Определить массовый расход сырья (этиленовая фракция + водяной пар) на входе в аппарат, если массовая доля этилена в этиленовой фракции, поступающей на гидратацию, равна 98,8%.

Задача 332. В реактор прямой гидратации этилена, заполненный 10,5 м3 фосфориокислотиого катализатора, поступает в час 48000 кг парогазовой смеси (массовое соотношение этилен : водяной пар равно 2,5:1). Определить производительность 1 м3 катализатора, если степень конверсии этилена за один проход через катализатор равна 4%, а селективность по этанолу 95%.

Задача 333. В реактор прямой гидратации этилена до этанола поступает в секунду 12,5 кг паро-этиленовой смеси, теплосодержание которой равно 830 кДж/кг. В результате гидратации за счет экзотермического теплового эффекта теплосодержание реакционной смеси увеличилось до 873 кДж/кг. Определить производительность реактора по этанолу, если принять тепловой эффект процесса равным 44 кДж/моль, а теплопотерями в аппарате пренебречь.

Скачать решение задачи 333

Задача 334. Установка по производству синтетического этанола включает 7 систем гидратации этилена, 6 из которых находятся в работе в течение 8000 ч в год. Каждый реактор заполнен 10 м3 фосфорнокислотного катализатора, производительность 1 м3 которого равна 198 кг этанола в час. Определить годовую потребность установки в перегретом водяном паре, если его подают в мольном соотношении с этиленом, равном 0,72 : 1, степень конверсии этилена за один проход через катализатор равна 3,8%, а селективность по этанолу достигает 94,7%.

Задача 335. В реактор прямой гидратации, заполненный 11,7 м3 фосфорнокислотного катализатора, подают этилен с объемной скоростью 2000 ч-1, в этих условиях суммарная степень конверсии этилена составляет 4% за один проход через катализатор. Определить массовый расход водно-спиртового конденсата, массовая доля едкого натра в котором равна 0,4%, для нейтрализации ортофосфорной кислоты, уносимой из реактора выходящим парогазовым потоком (количество кислоты в нем равно 4,1 кг на 1 т образующегося этанола).

Задача 336. Производительность реактора прямой гидратации этилена равна 4000 кг этанола в час. При массовом соотношении этилена и водяного пара, равном 2,55 : 1, степень конверсии этилена в спирт достигает 4,1%. Образующийся газ проходит теплообменник и при 165°С поступает в котел-утилизатор, где за счет охлаждения парогазовой смеси до 145°С генерируется водяной пар с давлением 0,5 МПа, на что затрачивается 80% тепловой нагрузки. Определить количество водяного пара, образующегося в котле-утилизаторе, если удельная теплоемкость реакционного газа равна 2 кДж/(кг-К), а теплота парообразования 2108,4 кДж/кг,

   

Гутник примеры и задачи по технологии орг синтеза часть 9

Фенол

Фенол - крупнотоннажный продукт промышленности основного органического и нефтехимического синтеза, на долю которого приходится 94-96 % всего производства фенолов. Среди пяти промышленных методов получения фенола, четыре из которых основаны на бензоле, а один па толуоле, перспективными являются кумольный метод и процесс окисления толуола. Улучшение технико-экономических показателей кумольного метода обусловлено укрупнением мощности установок до 120 тыс. тонн в год, разработкой мероприятий по безотходной технологии, усовершенствованиями стадий окисления изопилбензола (кумола) и разложения гидропероксида изопропилбензола.

Pr-53 Производительность одной технологической линии производства фенола и ацетона кумольным методом составляет 930 кг фенола в час. Окисление изопропилбензола проводят в окислительной колонне кислородом воздуха. Из колонны отходят абгазы в количестве 1566 м3/ч; объемная доля изопропилбензола в них равна Определить степень конверсии изопропилбензола на стадии его окисления, если селективность по фенолу в расчете на гидропероксид изопропилбензола равна 94%, количество жидкого изопропилбензол и реакционной массе в 2,7 раза больше, чем количество пероксида изопропилбензола, а .выход его в расчете на превращенный изопропилбензол составляет 86,6%.

Скачать решение задачи Pr-53

Задача 360. В окислительную колонну для получения гидро-пероксида изопропилбензола поступает в час 7500 кг изопропилбензольной шихты, массовая доля гидропероксида изопропилбензола в которой равна 3,8% (остальное- изопропилбензол). Из нижней части колонны непрерывно выводят в час 6940 кг реакционной жидкости, массовая доля изопропилбензола в которой равна 70,5%. Из верхней части колонны выходят отходящие газы в количестве 1680 м3/ч; объемная доля изопропилбензола в них равна 9 %. Определить количество гидропероксида изопропилбензола в реакционной жидкости, если селективность его в расчете на изопропилбензол равна 86,5%.

Задача 361. В окислительную колонну для получения гидроперокснда изопропилбензола поступает в час 6800 кг изопропилбензола. Окисление проводят до степени кон версии изопропилбензола 26 %; при этом селективность по гндропероксиду изопропилбензола в расчете на изопропилбензол составляет 86,5%. В результате окисления выделяется 1000 кДж теплоты на 1 кг образующегося гидропероксида изопропилбензола. Теплоту отводят водой, циркулирующей в трубах тепловых элементов, встроенных в колонну. Определить площадь поверхности теплообмена тепловых элементов, если коэффициент теплопередачи равен 257 Вт/(м2-К), а средний температурный напор 95 К.

Задача 362. Производительность окислительной колонны изопропилбензола составляет 2000 кг гидропероксида изопропилбензола в час. В процессе окисления часть изопропилбензола (10% от его массового расхода на входе в колонну) переходит в газовую фазу (отходящие газы), что составляет 28% от общего количества этих газов. Отходящие газы для их охлаждения и конденсации паров изопропилбензола поступают в конденсатор, площадь поверхности теплообмена которого равна 200 м2, н там охлаждаются на 90 К. Определить средний температурный напор в конденсаторе, если теплота конденсации паров изопропилбензола равна 331,2 кДж/кг. теплоемкость отходящих газов 1,25 кДж/(кг-К), коэффициент теплопередачи !2 Вт/(м2-К), а степень конверсии изопропилбензола в гидропероксид 22 %.

Задача 363. В результате разложения 3400 кг гидропероксида изопропилбензола в час образуется фенол с селективностью 92,7 %. Выделяющуюся теплоту снимают реакционной массой, циркулирующей в системе реактор -теплообменник. Определить площадь поверхности теплообмена, если массовая доля фенола в циркуляционной массе равна 2,6%, ее плотность 926 кг/м3, а на 1 м2 площади поверхности теплообмена подают 90 л циркуляционной массы в час.

Задача 364. В результате разложения гидропероксида изопропилбензола до фенола и ацетона выделяется 2700 кДж теплоты на 1 кг образующегося фенола. Реакционную теплоту снимают в выносном теплообменнике, площадь поверхности теплообмена которого равна 900 м2. Теплообмен осуществляется при коэффициенте теплопередачи 136 Вт/(м2-К) и средней разности температур 23 К. Определить производительность установки по ацетону, если на 1 т фенола образуется 610 кг ацетона.

Задача 365. В реактор-разлагатель с целью получения фенола и ацетона подают в час 6000 кг гидропероксида изопропилбензола. Тепловой режим реактора поддерживают за счет циркуляции реакционной массы через внешний теплообменник. Скорость реакционной массы в сечении реактора 0,03 м/с, массовая доля фенола в ней 2,3% плотность 926 кг/м3. Определить рабочую вместимость реактора, если его высота равна 5,85 м, а селективность по фенолу составляет 93,8%

Дифеннлолпропан

Синтез дифенилпропана осуществляют конденсацией фенола с ацетоном. Ранее в качестве катализаторов применяли хлорводород, а также соляную и серную кислоты. Высокая агрессивность этих сред обусловливала применение коррозионностойких материалов, что являлось серьезным недостатком синтеза дифенилолпропана на кислотных катализаторах.
В настоящее время наиболее приемлемым является синтез дифенилолпропана конденсацией фенола и ацетона на сульфокатионитах. Процесс проводят в вертикальных реакторах при 75°С, мольном соотношении фенол : ацетон, равном 5 : 1, и времени реакции 1 ч. В этих условиях степень конверсии ацетона составляет примерно 50%, а выход дифенилолпропана достигает 90% в расчете на превращенный ацетон.

Pr-54 Дифенилолпропан получают конденсацией фенола с ацетоном на установке производительностью 3750 кг дифенилолпропана в час. Сырье поступает с мольным соотношением фенол: : ацетон, равным 5:1. Определить объемный расход сырьевой смеси на входе, если плотность ее 1003 кг/м3, степень конверсии ацетона 50%, а селективность по дифенилолпропану 90% в расчете на ацетон.

Скачать решение задачи Pr-54

Задача 366. Дифенилпропан получают конденсацией фенола с ацетоном в реакторе, объем сульфокатионита в котором равен 35 м3. Жидкая сырьевая смесь поступает в реактор с объемной скоростью 1 ч-1 и массовым соотношением фенол : ацетон= 16 : 1. Определить производительность реактора тго дифенилолпропану, если степень конверсии ацетона 49,3%, селективность по дифенилолпропану 86,8% в расчете на ацетон, плотность сырьевой смеси 1004 кг/м3.

Задача 367. Дифенилолпропан получают конденсацией фенола с ацетоном в реакторе, объем сульфокатионита в котором равен 36 м3, а производительность 1 м3 сульфокатионита составляет 105 кг дифенилолпропана в час. Определить степень конверсии фенола, если сырьевая смесь поступает с мольным соотношением фенол : ацетон =5,2 : 1, степень конверсии ацетона 51%, селективность по дифенилолпропану 88,7% в расчете на ацетон и 97% на фенол.

Задача 368. Дифенилолпропан получают конденсацией фенола с ацетоном в реакторе, заполненном сульфокатионитом на высоту 4,24 м; производительность 1 м3 сульфокатионита равна 108 кг дифенилолпропана в час. В реактор поступает в час 32700 кг сырьевой смеси с массовым соотношением фенол : ацетон= 16,5 : 1 Определить внутренний диаметр аппарата, если степень конверсии ацетона равна 49,2%, а селективность по дифенилолпропану составляет 90% в расчете на ацетон.

Задача 369. Дифенилолпропан получают конденсацией фенола с ацетоном в реакторе, заполненном на 64% (по объему) сульфокатионитом, производительность 1 м3 которого по дифенилолпропану равна 110 кг/ч. В реактор поступает в час 35000 кг сырьевой смеси с мольным отношением фенол : ацетон = 5,1 : 1. Определить полную вместимость реактора, если степень конверсии ацетона равна 50,7%, а селективность по дифенилолпропану (оставляет 88,5% в расчете на ацетон.

Задача 370. Дифенилолпропан получают конденсацией фенола с ацетоном в реакторе вместимостью 48 м3, заполненном на 65% (по объему) сульфокатионитом. В реактор поступает в час 34000 кг фенола и ацетона (мольное соотношение фенол : ацетон = 5 : 1). Определить производительность 1 м3 сульфокатионита по дифенилолпропану, если степень конверсии ацетона равна 49,5%, селективность по целевому продукту составляет 87,8% расчете на ацетон.

Этиленсксид

В настоящее время наиболее прогрессивным является метод прямого окисления этилена воздухом или кисло-1дом в неподвижном или псевдоожиженном слое катализатора при 240-290 °С и 2-3 МПа или при 55-265 °С и 0,1-0,3 МПа.

Pr-55 Этиленоксид получают прямым каталитическим окислением этилена в трубчатом реакторе с числом труб 3055; длина трубы 6 м. В трубах с внутренним диаметром 24 мм размещен катализатор, производительность 1 м3 которого равна 90 кг этиленоксида в час. Определить объемный расход газо-воздушной смеси на входе, объемная доля этилена в которой равна 4,4%, если степень конверсии этилена 38%, селективность по этиленоксиду 65%, коэффициент заполнения труб катализатором 0,8.

Скачать решение задачи Pr-55

Задача 371. Каталитическое окисление этилена в этиленоксид проводят при 280 °С и 1,6 МПа в реакторе, производительность которого равна 700 кг этиленоксида в час Число труб, заполненных катализатором, 3055; внутренний диаметр трубы 24 мм. На окисление поступают воздух и этилен в мольном соотношении 24 : 1; в этих условиях суммарная степень конверсии этилена в этиленоксид составляет 27,2 %. Определить линейную скороеIV газо-воздушной смеси в сечении трубного пространства реактора.

Задача 372. Каталитическое окисление этилена в этиленоксид проводят в трубчатом реакторе производительностыо 660 кг этиленоксида в час. Рабочая длина труб реактора 5,6 м; их внутренний диаметр 24 мм. Газо-воздушная смесь, объемная доля этилена в которой равна 3,8%, поступает с объемной скоростью 6000 ч-1. Определить число труб реактора, если степень конверсии этилена равна 47%, а селективность по этиленоксиду составляет 70%.

Задача 373. Каталитическое окисление этилена в этиленоксид проводят в трубчатом реакторе с 3000 труб, внутренним диаметром трубы 24 мм и рабочей длиной 5,8 м. В трубах находится катализатор, производительность м3 которого равна 80 кг этиленоксида в час. Выделяющуюся теплоту (19-103 кДж на 1 кг превращенного этилена) снимают за счет циркуляции теплоносителя в межтрубном пространстве реактора. Тепловой поток теплоносителя на 84% используется в котле- утилизаторе, где генерируется водяной пар давлением 1,5 МП а [удельная теплота парообразования 1945 кДж/кг). Определить количество образующегося водяного пара, если селективность по этиленоксиду равна 65%.

Задача 374. В реактор с псевдоожиженным слоем катализатора на окисление в этиленоксид поступает газовая смесь, объемные доли компонентов в которой таковы: 1% С2Н4, 7,5% 02, 4,5% С02 и 63% К2. В процессе окисления образуется в час 24000 м3 контактного газа, объемная доля этиленоксида в котором равна 3,5%. Определить объем катализатора в реакторе, если нагрузка а его 1 м3 составляет 2590 кг газовой смеси в час, а степень конверсии этилена в этиленоксид равна 24%.

Задача 375. В реактор для окисления этилена в этиленоксид •ступает в час 16000 м3 газовой смеси, объемная доля пилена в которой равна 30%. Окисление проводят при степени конверсии этилена за один проход 10% и селективности 72%. Реакционный газ, объемная доля этиленоксида в котором 1,9%, проходит теплообменник, где его температура снижается на НО К за счет нагревания поступающей газовой смеси. Определить площадь поверхности теплообмена теплообменника, если коэффициент теплопередачи 40 Вт/(м2-К), объемная теплоемкость реакционного газа 1,48 кДж/(м3-К), а средний температурный напор 80 К.

Задача 376. Производительность трубчатого реактора для аналитического окисления этилена составляет 670 кг этиленоксида в час. На окисление поступает газовая смесь, в которой объемная доля этилена 28%, а диоксида углерода 5%. Часть реакционного газа (2/3) после реактора поступает на абсорбцию диоксида углерода водным раствором карбоната калия. Определить массовый расход карбоната калия, если степень конверсии этилена за один проход равна 11%, а селективность 95%.

Пропиленоксид

Из промышленных способов получения пропиленоксида наиболее распространен (несмотря на многостадийность) каталитический процесс эпоксидирования при пилена гидропероксидом этилбензола при 100-110°С, 2,5-3 МПа и мольном соотношении пропилена и гидропероксида, равном (2-6) : 1. Этот так называемын «Халкон-процесе» состоит из трех последовательных стадий:
1) окисление этилбензола до гидропероксида этил бензола;
2) эпоксидирование пропилена гидропероксидом получением пропиленоксида и метилфенилкарбин
3) дегидратация метилфенилкарбинола в стирол:

Pr-56 Эпоксидирование пропилена до пропилеиокоида проводят в каскаде реакторов с мешалками. В первый по ходу сырья в реактор поступает этилбензол, в котором массовая доля гидропероксида этилбензола равна 25%. В результате эпоксидироваши пропилена и последующей дегидратации метилфенилкарбинола он разуется 9800 кг стирола в час. Определить количество стирола, если селективность по стиролу в расчете на этилбензол равна 90%, степень конверсии этилбензола 30%, выход пропиленоксида по гидропероксиду этилбензола равен 73%.

Скачать решение задачи Pr-56

Задача 377. Производительность установки «Халкон» составляет 81 т пропиленоксида в сутки. Для обеспечения заданной производительности в реакционный узел, состоящий из каскада реакторов с мешалками, поступает сырье в мольном соотношении пропилен : гидропероксид этилбензола, равном 3,5 : 1. Определить массовый расход циркуляционного этилбензола, массовая доля гидропер-|оксида этилбензола в котором равна 28%, если степень конверсии пропилена составляет 60%, а селективность по пропиленоксиду 86%.

Задача 378. Производительность установки «Халкон» составляет 3750 кг пропиленоксида в час. Для обеспечения такой производительности в реактор с мешалкой подают сырье в мольном соотношении пропилен : гидропероксид этилбензола, равном 3,8:1. В этих условиях степень конверсии пропилена равна 61%, а селективность по пропиленоксиду 88%. Определить вместимость реактора, если массовая доля этилбензола в поступающем гидропероксиде этилбензола равна 70% (остальное гидропероксид этнлбензола), плотность смеси жидких продуктов (пропилен + гидропероксид этилбензола + + этилбензол) 830 кг/м3, время реакции 0,36 ч, коэффициент заполнения реактора 0,85.

Задача 379. Пропиленоксид получают на установке Халкон в каскаде реакторов вместимостью по 10 м3. В реактор первой ступени поступают этилбензол, массовая доля гидропероксида этилбензола в котором равна 25%, и пропилен. При массовом соотношении пропилен : гидропероксид этилбензола, равном 1,16 : 1, плотность смеси (этилбензол + гидропероксид этилбензола + пропилен) равна 834 кг/м3. Определить массовую производительность установки по пропиленоксиду, если селективность по пропиленоксиду в расчете на пропилен 57%, время реакции 0,6 ч, коэффициент заполнения реактора 0,86.

Задача 380. На установку с каскадом реакторов по производству пропиленоксида поступает на эпоксидирование в час 4000 кг пропилена в мольном соотношении с гидропероксидом этилбензола, равном 4,1 : 1. При эпоксидировании выделяется 3612 кДж теплоты на 1 кг образовавшегося пропиленоксида. Теплоту отводят циркулирующей в змеевиках реактора водой, температура которой повышается на 30 К; плотность воды 997 кг/м3. Определить объемный расход охлаждающей воды, если ее мольная теплоемкость равна 75,35 Дж/(моль-К), степень конверсии гидропероксида этиленбензола в пропиленоксид в первом реакторе равна 40 %.

Задача 381. Стадию эпоксидирования пропилена до пропиленоксида проводят в реакторе с мешалкой, вместимость которого 8 м3, площадь поверхности змеевиков 20 м:!, коэффициент заполнения 0,85. В процессе эпоксидирования на 1 моль пропиленоксида выделяется 210 кДж теплоты, которую снимают при среднем температурном напоре 70 К и коэффициенте теплопередачи, равном 240 Вт/(м2-К). Определить время реакции, если массовая доля гидропероксида этилбензола в- поступающем сырье равна 20 %, его плотность 835 кг/м3, а степень кон версии гидропероксида этилбензола 70 %.

Формальдегид

Формальдегид можно получать из метанола окислением или окислительным дегидрированием, либо из метана - прямым окислением. Методы окисления метана отличаются низкой селективностью и пока не получили достаточного распространения.
Наибольшее значение по масштабам производства и степени разработанности имеют процессы окислительного дегидрирования метанола на серебряных катализаторах и окисление метанола избытком воздуха на железо-[ молибденовых оксидных катализаторах.
На серебряном катализаторе процесс проводят при •500-700 °С и объемной скорости подача спирто-воздушной смеси 20000-24000 ч^1. Объемная доля метанола в смеси не должна быть меньше 36-40%, что превышает верхний предел взрывоопасное™ метанола. Основной аппарат-адиабатический реактор, где через слой катализатора, например «серебро на пемзе» пропускают спирто-воздушную смесь со скоростью 1,55 м/с. Теплоту реакционных газов используют в подконтактном холодильнике. В таких условиях степень конверсии метанола составляет 84-85%, а селективность процесса по формальдегиду 83--84 %.
На оксидных железо-молибденовых катализаторах ' процесс окисления метанола проводят при 360-390°С в двухсекционном реакторе, где катализатор размещен в трубах (изотермическая секция) и слоем (адиабатическая секция). Объемная доля метанола в исходной спирто-воздушной смеси равна 6-8%, т. е. находится вблизи нижнего предела взрываемости. При степени конверсии метанола 99%', а кислорода 25% селективность по формальдегиду достигает 90%.

Pr-57 Часовая производительность адиабатического реактора окислительного дегидрирования метанола равна 3500 кг формалина, массовая доля формальдегида в котором равна 37,5%. В ре-1актор поступает метаноло-воздушная смесь (мольное соотношение I метанола и кислорода равно 1:0,3) с объемной скоростью 24000 ч-1. Определить объем контактной массы «серебро на пем-1зе» в .реакторе, если степень конверсии метанола в формальдегид фавна 76,2%.

Скачать решение задачи Pr-57

Задача 382. Часовая производительность реактора окислительного дегидрирования метанола равна 2500 кг формалина, массовая доля формальдегида в котором равна 37%. В реактор поступает спирто-воздушная смесь (мольное соотношение метанола и кислорода равно 1 : 0,29) с объемной скоростью 19600 ч"1. Определить высоту слоя катализатора («серебро на пемзе»), если внутренний диаметр реактора 1,4 м, степень конверсии метанола 86%, а селективность по формальдегиду 84,5%.

Задача 383. Окислительное дегидрирование метанола до формальдегида проводят в реакторе, внутренний диаметр которого 1,8 м, а высота слоя катализатора («серебро на пемзе») 85 мм. Спирто-воздушная смесь в мольном соотношении метанола и кислорода, равном 1 : 0,28, поступает с объемной скоростью 24000 ч"1. Определить суточную производительность реактора по формалину, массовая доля формальдегида в котором 37%, если степень конверсии метанола в формальдегид равна 73%.

Задача 384. Окислительное дегидрирование метанола до формальдегида проводят в реакторе, в котором высота слоя серебряного катализатора составляет 80 мм. Туда поступает в час 4000 м3 спирто-воздушной смеси (мольное соотношение спирт : кислород = 1 : 0,33). Производительность 1 м3 катализатора равна 9500 кг формальдегида в час, выход целевого продукта 73,5% в расчете на поступающий спирт. Определить внутренний диаметр реактора.

Задача 385. В испаритель установки по производству формальдегида подают в час 1410 кг метанола. Сюда же, барботируя через слой спирта, поступает воздух, который насыщается парами спирта до содержания 0,5 г/л. Производительность 1 кг серебряного катализатора (насыпная плотность 600 кг/м3), находящегося в реакторе, составляет 18 кг формальдегида в час, объемная скорость спирто-воздушной смеси равна 23500 ч-1. Определить площадь поверхности подконтактного холодильника, в котором снимается 57% выделяющейся теплоты (тепловой эффект процесса 41500 кДж на 1 кг формальдегида), если коэффициент теплопередачи равен '16 Вт/(м2-К), а средний температурный напор 256 К.

Задача 386. Производительность реактора окислительного дегидрирования метанола составляет 1300 кг формальдегида в час. Спирто-воздушная смесь в мольном соотношении спирт: кислород, равном 1 : 0,32, проходит испаритель, где спирт испаряется (теплота испарения 1-084,4 кДж/кг), а воздух, насыщаясь его парами, нагревается на 65 К. Испаритель имеет трубки длиной по 1 м и диаметром по 23 мм. Определить число трубок, если степень конверсии метанола в формальдегид равна 74%, объемная теплоемкость спирто-воздушной смеси 992 кДж/(м2-К), коэффициент теплопередачи равен 47 Вт/(м2-К), средний температурный напор 45 К, теплопотери испарителя 5%. 387. Окисление метанола до формальдегида на оксидном железо-молибденовом катализаторе проводят в двухсекционном реакторе, объем катализатора в котором равен 4,8 м3. Производительность 1 м3 такого катализатора 578 кг формальдегида в час, степень конверсии метанола 99,5%', селективность по формальдегиду 96,4%. Определить объемный расход спирто-воздушной смеси на входе в реактор, если объемная доля метанола в смеси 7,5%.

Задача 388. Окисление метанола до формальдегида проводят на железо-молибденовом катализаторе в комбинированном реакторе, состоящем из последовательно расположенных трубной части и адиабатической секции. Производительность реактора 1388 кг формальдегида в час, степень конверсии метанола 99,7%, селективность по формальдегиду 96,5%)- Определить число труб внутренним диаметром 26 мм и длиной 0,9 м, если объемная скорость газовой смеси в трубной части реактора равн,-1 5200 ч-1, а объемная доля метанола в такой смеси 6,5%.

Задача 389. Окисление метанола до формальдегида проводят на железо-молибденовом катализаторе в комбинированном реакторе, состоящем из последовательно расположенных трубной части и адиабатической секции. В реактор поступает в час 30560 м3 газовой смеси, объемная доля метанола в которой равна 6,8%. Выделяющуюся теплоту (5200 кДж на 1 кг формальдегида) на 67% используют для получения водяного пара в котле-утилизаторе (теплота парообразования 1889 кДж/кг) за счет циркуляции теплоносителя. Определить количество водяного пара, образующегося в котле-утилизаторе, если степень конверсии метанола в формальдегид равна 96,1%.

Задача 390. Окисление метанола до формальдегида на железо-молибденовом катализаторе проводят в комбинированном реакторе с общим объемом катализатора 3,6 м:3. Перед поступлением в реактор газовую смесь, в которой массовая доля метанола равна 7,7%, нагревают в подогревателе на 140 К. Определить массовую производительность 1 м3 катализатора, если тепловая нагрузка подогревателя равна 1310 кВт, удельная теплоемкость .поступающей газовой смеси 1,13 кДж/(кг-К), степень конверсии метанола 99,7%, а селективность по формальдегиду 96,5%.

Задача 391. Комбинированный реактор для получения форм альдегида окислением метанола на железо-хромовом катализаторе работает непрерывно 8000 ч в году. В реактор поступает в час 31000 м3 газовой смеси, объемная дота кислорода в которой равна 11%', а мольное соотношение метанол : кислород равно 0,63 : 1. Определит:, удельный расход катализатора (на 1 т 37%-ного форм альдегида), если степень конверсии метанола равно, 99%, селективность процесса 97%, а годовая потребность катализаторе 3 т.

Задача 392. Окисление метанола до формальдегида проводят на железо-молибденовом катализаторе в комбинированном реакторе производительностью 33,6 т/сут, состоящем из последовательно расположенных трубной части и адиабатической секции. В процессе окисления степень конверсии метанола достигает 99,6%', а селективность процесса 96,6%. Определить объемную долю метанолам исходной газовой смеси, если число труб в реакторе 3811, их длина 1 м, диаметр 26 мм, а объемная скорость подачи исходной смеси в трубную часть реактора равна В230 ч-1.

   

Гутник примеры и задачи по технологии орг синтеза часть 11

Терефталевая кислота

Наибольшее распространение получил одностадийный метод получения терефталевой кислоты жидкофазным окислением n-ксилола кислородом воздуха при 125-225 °С и 1-4 МПа в присутствии кобальтовых или молибденовых катализаторов с использованием ледяной уксусной кислоты в качестве растворителя. Степень конверсии n-ксилола 95%, селективность процесса 94-98% в расчете на n-ксилол.

Pr-63 Терефталевую кислоту получают жидкофазным окислением n-ксилола на установке производительностью 360 т/сут по терефталевой кислоте. В реактор поступает n-ксилол в мольном соотношении с уксусной кислотой 1 : 1,77. Определить объемный расход смеси (плотность 1035 кг/м3) на входе в реактор, если количество поступающего катализатора (с промотором) равно 0,9% от массового расхода n-ксилола, степень конверсии n-ксилола 95%, а селективность по терефталевой кислоте 94%.

Скачать решение задачи Pr-63

Задача 427. В реактор на окисление n-ксилола до терефталевой кислоты поступает в час 9 м3 исходной смеси. Массовая доля n-ксилола в такой смеси 46%, а ее плотность 1126 кг/м3. В процессе окисления с 1 м3 реакционного объема снимают 366 кг терефталевой кислоты в час Определить время пребывания веществ в реакционной зоне, если степень конверсии n-ксилола равна 95%, а селективность по терефталевой кислоте 95%.

Задача 428. Терефталевую кислоту получают жидкофазным окислением n-ксилола в реакторе производительностью по терефталевой кислоте 303 т/сут. В реактор поступают компоненты в массовом соотношении n-ксилол : уксусная кислота : катализатор, равном 7:1: 0,8. В процессе окисления степень конверсии n-ксилола в терефталевую кислоту достигает 93,1% при объемной скорости подачи смеси на входе в реактор 0,5 ч-1 (плотность смеси 907 кг/м3). Определить внутренний диаметр реактора если его полезная высота 12 м.

Задача 429. Терефталевую кислоту получают жидкофазным окислением n-ксилола в реакторе полезной вместимостью 20 м3. Часть выделяющейся теплоты снимают за счет испарения уксусной кислоты из реакционной массы (50% от общего ее расхода на входе в реактор). Определить производительность 1 м3 реакционного объема по терефталевой кислоте, если поток теплоты, уносимой испаряющейся уксусной кислотой, район 95*10^3 Вт, теплота ее испарения равна 572 кДж/кг, мольное соотношение n-ксилол : уксусная кислота равно 4:1, степень конверсии n-ксилола в терефталевую кислоту составляет 92%.

Задача 430. В реактор для жидкофазного окисления поступает 9670 кг n-ксилола в час. Часть выделяющейся теплоты (12% от выделившейся в результате реакции) отводят за счет циркуляции 80 м3 реакционной смеси (плотность 1035 кг/м3) в час. Процесс проводят при 130°С; в этих условиях степень конверсии n-ксилола в терефталевую кислоту равна 92%. Определить начальную температуру циркулирующей смеси, если в процессе окисления на 1 кг образующейся терефталевой кислоты выделяется 12470 кДж теплоты, а удельная теплоемкость циркулирующей смеси равна 2,65 кДж/(кг-К).

Задача 431. Терефталевую кислоту получают жидкофазным -окислением n-ксилола в реакторе полезной вместимостью 20 м3. В реактор поступают исходные компоненты в массовом соотношении n-ксилол : уксусная кислота катализатор, равном 1 : 1 : 0,16. Плотность такой смеси 908 кг/м3, ее объемная скорость на входе 0,5 ч-1. Определить объемный расход кислорода на окисление, если его массовый расход составляет 0,89 т на 1 т терефталевой кислоты, а селективность по терефталевой кислоте в расчете на n-ксилол равна 95%.

Малеиновый ангидрид

В промышленности малеиновый ангидрид получают каталитическим окислением бензола или олефинов С4 воздухом на промотированном оксидном ванадиевом катализаторе. Окисление бензола осуществляют при 300- 425°С. Степень конверсии бензола около 95%, а селективность по малеиновому ангидриду составляет 60- 70%. Реакция сопровождается большим выделением теплоты, поэтому наиболее распространенным основным аппаратом на стадии окисления является трубчатый изотермический реактор. Трубы его заполнены катализатором, а в межтрубном пространстве циркулирует хладагент, перемешиваемый пропеллерной мешалкой. Окисление углеводородов С4, в частности н-бутенов, проводят при 375-550°С в присутствии катализаторов на основе оксидов ванадия и фосфора:

Pr-64 Малеиновый ангидрид получают окислением бензола в трубчатом изотермическом реакторе. В реакторе 4198 труб (диаметр 30х25 мм, длина трубы 3 м); они на 60% по объему заполнены катализатором, производительность 1 м3 которого равна 120 кг малеинового ангидрида в час. Определить объемный расход воздуха на входе в реактор, если мольное соотношение кислород : бензол равно 20 : 1, степень конверсии бензола 95%, селективность по маленновому ангидриду 70%.

Скачать решение задачи Pr-64

Задача 432. Малеиновый ангидрид получают окислением бензола в реакторе с числом труб 12961 (длина трубы 3 м, диаметр 25 мм, коэффициент заполнения катализа тором 0,65). В реактор поступает бензоло-воздушная смесь (мольное соотношение кислорода и бензола равно 13,1 : 1) с объемной скоростью 1500 ч-1. В этих условиях степень конверсии бензола составляет 95%. Определить селективность по малеиновому ангидриду, если производительность 1 м3 катализатора по малеиновому ангидриду равна 65 кг/ч.

Задача 433. Производительность установки окисления бензола по малеиновому ангидриду равна 1200 кг/ч. В ходе процесса расход кислорода на образование побочных продуктов составляет 620 м3 на каждую тонну малеинового ангидрида при степени конверсии бензола 94% и селективности по целевому продукту 69,8 %. Определить массовое соотношение воздух : бензол на входе в реактор, если с продуктами реакции уносится 3600 м3 непрореагировавшего кислорода (на 1 т образующегося малеинового ангидрида).

Задача 434. Окисление бензола до малеинового ангидрида «проводят в трубчатом реакторе, где 25% выделяющейся •теплоты снимают за счет испарения водного конденсата в охлаждающем тепловом элементе, имеющем площадь поверхности теплообмена 14 м2. Бензоло-воздушная смесь (массовое соотношение бензол : воздух = 1 : 30) поступает с объемной скоростью 2200 ч-1; при этом степень конверсии бензола равна 95%. Определить объем катализатора в трубах реактора, если тепловой эффект процесса равен 22600 кДж на 1 кг превращенного бензола, коэффициент теплопередачи 190 Вт/(м2-К), а средний температурный напор составляет 210 К.

Задача 435. Малеиновый ангидрид получают окислением н-бутенов в реакторе с числом труб 9700 (длина трубы 3 м, диаметр 30X2,5 мм, коэффициент заполнения катализатором 0,7). Производительность 1 м3 катализатора равна 100 кг малеинового ангидрида в час. Селективность по малеиновому ангидриду 42%. Определить массовое соотношение воздух : бутен на входе, если объемная доля бутенов в их смеси с воздухом равна 1,2%.

Задача 436. Малеиновый ангидрид получают окислением н-бутенов в реакторе с псевдоожиженным слоем катали-I затора. Часть выделяющейся теплоты (90%) снимают за счет преобразования водного конденсата (во встроенных • в реактор змеевиках) в водяной пар с давлением 10 МПа и теплотой парообразования 2724,4 кДж/кг. Определить объемную долю бутенов в поступающей бутено-воздушной смеси, если выход малеинового ангидрида по н-бутенам равен 56%, а по кислороду 38%. Тепловой эффект процесса 14860 кДж на 1 кг малеинового ангидрида, количество образующегося водяного пара 446 т/сут.

Фталевый ангидрид

Сырьем для производства фталевого ангидрида служат нафталин и оксилол, причем доля последнего постоянно увеличивается.
Окисление нафталина осуществляют в газовой фазе на оксиде ванадия или на ванадий-калийсульфатном катализаторе, нанесенном на силикагель, при 370-450 °С и степени конверсии нафталина во фталевый ангидрид 74,5-91%)- Процесс проводят в реакторах со стационарным или псевдоожиженным слоем катализатора при массовом соотношении нафталина и воздуха, равном 1 : (154-30).
Окисление оксилола проводят тоже в газовой фазе. Температура процесса зависит от применяемого катализатора; ее поддерживают высокой (470-660 °С) или низкой (350-370 °С). В промышленности получили распространение низкотемпературные процессы, различающиеся аппаратурным оформлением стадий, следующих за окислением о-ксилола. Процесс проводят преимущественно в реакторах со стационарным слоем ванадий-титанового катализатора и утилизацией реакционной теплоты. Выход фталевого ангидрида составляет 70-75% в расчете на пропущенный о-ксилол.

Pr-65 Фталевый ангидрид получают окислением нафталина реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора производительностью по фталевому ангидриду 985 кг/ч. В реактор поступает нафталино-воздушиая смесь, массовая доля нафталина в которой равна 6,3%. Определить внутренний диаметр реактора, если выход фталевого ангидрида по нафталину равен 85,2%, .рабочая скорость контактных газов в сечении реактора 0,4 м/с, а их плотность в рабочих условиях составляет 1,38 кг/м3.

Скачать решение задачи Pr-65

Задача 437. Фталевый ангидрид получают окислением нафталина в трубчатом реакторе (длина труб 3 м, диаметр 30X2,5 мм) производительностью 540 кг/ч по фталевому ангидриду. В реактор поступает нафталино-воздушная Смесь (массовое соотношение нафталин : воздух = 30 : 1) с объемной скоростью 1240 ч-1. Определить число труб реакторе, если выход фталевого ангидрида равен 88% расчете на нафталин.

Задача 438. Фталевый ангидрид получают окислением нафталина в трубчатом реакторе. Па окисление поступает час 13000 м3 нафталкно-воздушной смеси, в которой мольное соотношение кислород : нафталин равно 27 : 1. Часть выделяющейся теплоты (47% от теплового эффекта реакции) снимают за счет циркуляции расплава соки в межтрубном пространстве реактора. Удельная
теплоемкость расплава 1,56 кДж/(кг-К), плотность 1695 кг/м3. Определить объемный расход расплава, если выход фталевого ангидрида равен 86% по нафталину, тепловой эффект процесса составляет 14800 кДж на 1 кг фталевого ангидрида, а температура расплава в процессе теплообмена повышается на 50 К.

Задача 439. Фталевый ангидрид получают окислением нафталина в реакторе (внутренний диаметр 6 м) с псевдо-ожиженным слоем катализатора, насыпная плотность которого равна 600 кг/м3, а высота слоя в стационарном состоянии 1,55 м. Определить суточную производительность реактора по фталевому ангидриду, если нагрузки на 1 кг катализатора равна 0,085 кг нафталина в час, а выход фталевого ангидрида 87,2% в расчете на нафталин.

Задача 440. Фталевый ангидрид получают окислением нафталина в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора. Внутренний диаметр реактора 4 м, высота слоя катализатора в стационарном состоянии 1 м. В реактор с объемной скоростью 560 ч"1 поступает нафталино-воздушная смесь, объемная доля нафталина в которой равна 1,5%. Катализаторную пыль улавливают из реакционных газов в фильтрах, нагрузка на 1 м2 поверхности которых составляет 36 м3 реакционных газов в час. Определить площадь фильтрующей поверхности, если на 1 т фталевого ангидрида образуется в час 12000 м3 реакционных газов, а выход фталевого ангидрида равен 85 % по нафталину.

Задача 441. Фталевый ангидрид получают окислением о-ксилола в трубчатом реакторе. Объем катализатора в трубах 18 м3, производительность 1 м3 равна 280 кг фталевого ангидрида в час. В реактор подают ксилоло-воздушную смесь из расчета 23,5 м3 воздуха на 1 кг оксилола. Определить объемную долю о-ксилола в исходной смеси, если выход фталевого ангидрида по о-ксилолу равен 78%.

Задача 442. В трубчатый реактор с целью окисления о-ксилола до фталевого ангидрида поступает ксилоло-воздушная смесь из расчета 23,5 м3 на 1 кг о-ксилола. Газообразные продукты реакции мольная теплоемкость 32,75 Дж/(моль-К), объемная доля .кислорода 18%1 охлаждаются в теплообменнике на 180 К поступающей в реактор паро-воздушной смесью. Определить суточную производительность реактора по фталевому ангидриду, если степень конверсии кислорода воздуха равна 15,5%» селективность по фталевому ангидриду 77,5%, тепловая нагрузка теплообменника для охлаждения продуктов реакции 8800 кВт.

Винилацетат

Исходным сырьем для производства винилацетата являются ацетилен, этилен и уксусная кислота. Синтез винилацетата из ацетилена и уксусной кислоты осуществляют в газовой фазе в присутствии ацетата

Pr-66 Винилацетат получают  из   ацетилена   и  уксусной  кислоты в реакторе внутренним диаметром 3,2 од с лсевдоожиженньш-слоем катализатора  (высота слоя в стационарном состоянии 3,5 м) Ацетилено-кислотная   смесь  (мольное   соотношение   ацетилен : кислота = 2,7 : 1)   поступает с объемной скоростью  113 ч-1;  в этих условиях степень конверсии уксусной кислоты в винилацетат за один роход  через   реактор   составляет  44%.   Определить  площадь    по-иерх-ности теплообмена встроенного змеевика, если тепловой эффект процеоса  (1378 кДж на 1  кг винилацетата) снимается за счет обраования водяного пара в трубах змеевика. Коэффициент теплопередачи   принять   149  Вт/(м2-К), средний  температурный  напор  78 К

Скачать решение задачи Pr-66

Задача 443. Винилацетат получают из ацетилена и уксусном кислоты при 200 °С и избыточном давления 0,15 МПа н реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора. В реактор поступает в час 17140 кг парогазовой смеси, массовая доля ацетилена в которой равна 48%, а мольное соотношение ацетилен: уксусная кислота составляет 2,8 : 1. Определить внутренний диаметр реактора, если объемная доля винилацетата в продуктах реакции равна 13,4%, их средняя скорость в сечении реактора 0,21 м/с и степень конверсии уксусной кислоты в винилацетат за один проход через реактор равна 46,1%.

Задача 444. Винилацетат получают газофазным синтезом ид ацетилена и уксусной кислоты в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора. Внутри реактора расположен теплообменник, состоящий из 22 вертикальных труп диаметром 77,2 мм » длиной 9 м каждая. Выделяющуюся теплоту (1378 кДж на 1 кг винилацетата) снимают за счет образования водяного пара в количестве 20 м на 1 м2 площади поверхности теплообмена встроенного теплообменника. Определить объемный расход ацетиле на, если мольное соотношение ацетилен : уксусная кие лота равно 2,6 : 1 на входе в реактор, выход винилацетата по уксусной кислоте 41,2%, удельная теплота парообразования водяного пара 2120 кДж/кг.

Задача 445. Винилацетат получают из ацетилена и уксусном кислоты при 205 °С и избыточном давлении 0,08 МПа и реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора. Производительность установки 36 т винилацетата в сутки. .Газообразные продукты реакции, в которых объемная доля непревращенной уксусной кислоты равна 13%, отводят через четыре штуцера, расположенных в верхней крышке реактора, со скоростью 3,6 м/с в сечении патрубка штуцера. Определить внутренний диаметр патрубка, если степень конверсии уксусной кислоты равна '44,6%, а селективность по винилацетату 99,8%.

Задача 446. Винилацетат получают газофазной окислительной этерификацией этилена на установке производительностью по винилацетату 4200 кг/ч. В трубах реактора размещен катализатор, производительность 1 м3 которого равна 300 кг винилацетата в час. В реактор поступает исходное сырье в мольном соотношении этилен : I: уксусная кислота : кислород, равном 1 : 0,4 : 0,2. Определить объемную скорость подачи сырьевой смеси, если степень конверсии этилена за один проход равна 13%,. а селективность по винилацетату 89%.

Задача 447. Винилацетат получают окислительной этерификацией этилена в трубчатом реакторе. Число труб 3262,. ;их рабочая длина 4 м (каждая), диаметр 30x2,5 мм. В реактор поступает в час 9230 кг сырьевой смеси, в которой мольное соотношение этилен : уксусная кислота : I1. кислород равно 1 : 0,8 : 0,2. Определить производительность 1 м3 катализатора, если степень конверсии этилена за один проход равна 18%, а селективность по винилацетату 90%.

Задача 448. Винилацетат получают окислительной этерификацией этилена в трубчатом реакторе. Часть выделяющейся теплоты (33% от теплового эффекта процесса) снимают в межтрубном пространстве реактора за счет преобразования в час 980 кг конденсата в водяной пар (теплота парообразования 2021 кДж/кг). Определить массовую производительность реактора по винилацетату, если тепловой эффект процесса равен 4877 кДж на 1 кг прореагировавшей уксусной кислоты, а селективность по винилацетату равна 91%.

Получение нитропроизводных

Задача 449, Производительность установки нитрования про пана составляет 600 кг нитропропана в час. Мольное соотношение пропана и азотной кислоты равно 5 : 1, вы ход нитропропана 48% в расчете на исходную кислоту Определить массовый расход разбавленной азотной кис лоты, массовая доля НМО3 в которой равна 70%, и объемный расход пропана.

Задача 450. При нитровании пропана получают смесь нитро производных такого массового состава: 25% нитрометилена, 10% нитроэтана, 65% нитропропанов. Производительность установки по нитропропанам 550 кг/ч. В реакгор подают в час 1300 кг разбавленной азотной кислоты, кассовая доля НNO3 в которой равна 68%. Определить степень использования азотной кислоты на процессы нитрования и селективность процесса по нитропропанам.

Задача 451. В трубчатый реактор газофазного нитрования пропана подают в час 1500 кг азотной кислоты, массовая доля НNО3 в которой равна 65%, и пропан в мольном соотношении к кислоте 5:1. Процесс длится 1,5 с При 450 °С и 0,7 МПа. Определить объем реактора. Коэффициент увеличения объема газов 1,7.

Задача 452. Массовый расход азотной кислоты, массовая Воля НМО3 в которой равна 70%, на установке нитро-1ания пропана составляет 1400 кг/ч; пропан подают в мольном соотношении к кислоте 6:1. Выход нитропропана 45% в расчете на исходную кислоту; объем реактора 0,5 м3. Определить производительность 1 м3 реакционного объема по нитропропану и время пребывания реакционной смеси в реакторе. Коэффициент увеличения объема газов 0,8.

Задача 453. На установку нитрования бензола до нитробензола подают бензол (2000 кг/ч) и нитрующую смесь, массовая доля серной кислоты в которой равна 46%. Ф.н.а. смеси равен 72; азотную кислоту подают с избытком 3% от теоретического. Определить массовую долю азотной кислоты в нитрующей смеси, массовый расход смеси и производительность установки по нитробензолу, если выход нитробензола равен 98% от теоретического.

Задача 454. Производительность установки нитрования бензола равна 3000 кг нитробензола в час. Выход нитробензола 97% в расчете на исходный бензол; нитрующую смесь подают из расчета 4 кг смеси на 1 кг бензола; время пребывания смеси в реакторе 12 мин. Определить вместимость реактора, если коэффициент его заполнения равен 0,8. Плотность бензола 880 кг/м3, плотность нитрующей смеси 1600 кг/м3.

Задача 455. Производительность установки нитрования бензола 3000 кг нитробензола в час. Нитрующая смесь имеет следующий массовый состав: 34% азотной кислоты 55 % серной кислоты и 11 % воды. Избыток азотной кислоты, подаваемой в процесс, - 2% от теоретического; выход нитробензола 96% в расчете на исходный бензол. Определить фактор нитрующей активности смеси и массовые расходы бензола и нитрующей смеси.

Задача 456. На установку нитрования толуола подают в час 3500 кг нитрующей смеси, массовая доля серной кислоты в которой равна 70%; фактор нитрующей активности смеси равен 75. Азотную кислоту подают в 5%-ном избытке от расчетного количества; выход нитросоединений 97% в расчете на исходный толуол. В процессе нитрования (температура 50 °С) выделяется теплота в количестве 151 кДж на 1 нитрогруппу; эту теплоту снимают, подавая в змеевики реактора рассол с температурой -10°С (на входе) н +10°С (на выходе). Определить необходимую площадь поверхности теплообмена, если коэффициент теплопередачи равен 150 Вт/(м2-К)-

Получение аминопроизводных

Задача 457. В реактор получения гексаметнлендиамина гидрированием адиподинитрила подают 3600 м3 водорода в час. Выход гексаметнлендиамина 97% по адиподинитрилу, мольное соотношение адиподинитрила и водорода 1 : 20. Определить объем катализатора в реакторе, если производительность 1 м3 катализатора равна 250 гексаметилендиамина в час.

Задача 458. На установку гидрирования адиподинитрила производительностью 900 кг гексаметнлендиамина в час подают 3500 м3 водорода. Определить мольное соотношение адиподинитрила и водорода, если выход гексаметилендиамина составляет 95% в расчете на исходный адиподинитрил.

Задача 459. В реактор каталитического восстановления нитробензола подают в час 6000 м3 водорода и нитробензол, причем мольное соотношение нитробензола и водорода в газовой смеси равно 1 : 60. Определить массовый расход нитробензола и производительность реактора по анилину, если выход анилина равен 98% в расчете на исходный нитробензол.

Задача 460. Производительность установки каталитического юсстановления нитробензола равна 500 кг анилина в шс. Мольное соотношение водорода и нитробензола в газовой смеси, подаваемой в реактор, равно 65 : 1, а выход анилина 97% в расчете на исходный нитробензол. Определить производительность 1 м3 катализатора по анилину, если объемная скорость подачи газовой смеси доставляет 750 ч-1.

Задача 461. Производительность катализатора в реакторе восстановления нитробензола по анилину составляет 60 кг/(м3-ч); выход анилина 98 % в расчете на исходный нитробензол. Массовый расход нитробензола равен 550 кг/ч, а водород подают в 20-кратном избытке от теоретического. Определить время пребывания контактных газов в реакторе.

Задача 462. Определить массовый расход этиленоксида и аммиака на установке производительностью 1000 кг смеси этаноламинов в час. Состав смеси такой: моноэтаноламин 70%, диэтаноламин 25%, триэтаноламин 5%. Мольное соотношение этиленоксида и аммиака в исходной- смеси равно 1 : 10.

Получение синильной кислоты и акрилонитрила

Задача 463. На установку получения синильной кислоты окислительным аммонолизом метана подают в час 600 м:1 метана. Объемное соотношение метана, аммиака и воздуха равно 1,1 : 1 :7,1. Время контакта газов 0,02 с, степень конверсии аммиака 85%, селективность по синильной кислоте 80%. Определить массовую производительность 1 м3 катализатора по синильной кислоте. Коэффициент увеличения объема газов 4,8.

Задача 464. Часовая производительность установки окисли тельного аммонолиза метана равна 6400 м3 контактного газа, объемная доля синильной кислоты в котором 6%. Степень конверсии аммиака 83%, а селективность по синильной кислоте 80%. Исходные газы подают в аппарат со скоростью 0,9 м/с; объемная доля аммиака в смеси исходных газов равна 12%- Определить площадь, поперечного сечения аппарата в его реакционной части. Коэффициент увеличения объема газов 4,5.

Задача 465. На установку получения синильной кислоты окислительным аммонолизом метана подают в чаг 550 м3 аммиака. Степень конверсии аммиака 84%, селективность по синильной кислоте 83%. «Определить объемное соотношение аммиака и метана в исходной смеси, если выход синильной кислоты равен 62% в расчете на исходный метан.

Задача 466. Производительность установки окислительного аммонолиза метана равна 500 кг синильной кислоты в час при производительности катализатора, равной 3700 кг/(м3-ч). Объемная скорость подачи смеси 40000 ч"1, а объемный состав смеси такой: 13% метана, 75% воздуха и 12% аммиака. Определить объемные расходы сырья и выход синильной кислоты в расчете на исходный аммиак.

Задача 467. В реакторе окислительного аммонолиза пропилена объем псевдоожиженного слоя катализатора равен 25 м3. Производительность 1 м3 катализатора равна 50 кг акрилонитрила в час. Степень конверсии пропилена 85%, селективность по акрилонитрилу 80%, объемное соотношение пропилена и аммиака 1 :0,9. Определить массовые расходы пропилена и аммиака.

Задача 468. Производительность установки окислительного аммонолиза пропилена равна 1200 кг акрилонитрила в час. Мольное соотношение пропилена, аммиака, кислорода и воды равно 1 : 0,9 : 2 : 3. Степень конверсии пропилена 90%, селективность по акрилонитрилу 82%'. Определить объем катализатора в .реакторе, если объемная скорость подачи газовой смеси равна 550 ч-1.

Задача 469. При окислительном аммонолизе пропилена производительность реактора с псевдоожиженным слоем катализатора равна 1150 кг акрилонитрила в час. Степень конверсии пропилена в акрилонитрил 65%, объемная доля пропилена в исходной парогазовой смеси 13%. Определить диаметр реактора, если линейная скорость газовой смеси в сечении реактора равна 0,4 м/с.

Задача 470. В реактор с псевдоожиженным слоем катализатора, производительность 1 м3 которого равна 50 кг акрилонитрила в час, поступает 11000 м3 парогазовой смеси с объемной долей пропилена 12%. Степень конверсии пропилена 88%, селективность по акрилонитрилу 85%. Определить время пребывания смеси в реакционной зоне.

   

Cтраница 4 из 8

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100