Задачи по ОХТ

Гутник примеры и задачи по технологии орг синтеза часть 10

Ацетальдегид

Сырьем для промышленного производства ацетальдегида служат этанол, ацетилен и этилен.
Метод получения ацетальдегида окислением или дегидрированием этанола многостадиен и требует значительных капитальных затрат.
Получение ацетальдегида из ацетилена можно осуществлять методами прямой (жидкофазной или газофазной) гидратации на основе реакции Кучерова. Жидкофазный процесс утратил свое значение из-за низких технико-экономических показателей и необходимости использовать токсичный катализатор. Газофазную гидратацию ацетилена осуществляют на кадмий-кальций-фосфатном катализаторе при 350-400°С, 0,15 МПа и объемном соотношении водяной пар: ацетилен, равном (8-^-10) : 1. Степень конверсии ацетилена примерно 50 %, селективность по аиетальдегиду 87-89%- Основным аппаратом является гидрататор - вертикальный полочный реактор, постоянную температуру в котором поддерживают, подавая водный конденсат в пространство между полками.
Наибольшее значение приобрел метод прямого окисления этилена в ацетальдегид в присутствии окислительно-восстановительной системы - хлоридов меди и палладия. Процесс проводят в одну или две стадии при 100-130° С и 0,3-1 МПа в барботажных реакторах,
Теплоотвод в которых осуществляют за счет нагревания и испарения реагентов. При одностадийном процессе все реакции проводят в одном реакторе, а в качестве окислителя применяют технический кислород. Степень конверсии этилена 30-35%, селективность 95%. При двухстадийном процессе в первом реакторе окисляют этилен катализаторным раствором, а регенерируют катализатор воздухом. В этом процессе степень конверсии этилена почти 100%, а селективность 95%.

Pr-58 Производительность реактора газофазной гидратации ацетилена ва нертутных катализаторах 3600 кг ацетальдегида в час. В реактор поступает ларо-.ацетиленовая смесь с мольным соотношением водяной пар : ацетилен, равном 9 : 1, и массовой скоростью 1*800 кг на 1 м3 катализатора в час. Определить объем катализатора в реакторе, если степень конверсии ацетилена равна 50%, а селективность по ацетальдегиду 88,5%.

Скачать решение задачи Pr-58

Задача 393. Ацетальдегид получают газофазной гидратацией ацетилена в десятиполочном реакторе внутренним диаметром 3,2 м. Производительность 3800 кг ацетальдегида в час. Определить высоту слоя катализатора на каждой полке (катализатор распределен равномерно), если степень конверсии ацетилена равна 51%, селективность :по ацетальдегиду 87%, а объемная скорость подачи ацетилена 218 ч-1.

Задача 394. Ацетальдегид получают газофазной гидратацией ацетилена в реакторе, в который загружено 17 т катализатора (насыпная плотность 850 кг/м3). В реактор поступает парогазовая смесь с мольным соотношением пар : ацетилен -8,2 : 1 и объемной скоростью подачи 2120 ч-1. Определить суточную производительность реактора по ацетальдегиду, если степень конверсии ацетилена равна 48,4%, а селективность 89%.

Задача 395. В реактор газофазной гидратации ацетилена поступает в час 36000 кг паро-ацетиленовой смеси с массовым соотношением пар : ацетилен = 6 : 1. На каждой из 10 полок реактора неравномерно размещен катализатор, производительность 1 м3 которого составляет 195 кг ацетальдегида в час при селективности 87,5%- Определить объем катализатора на последней полке, где степень конверсии ацетилена равна 9%, допустив, что и случае равномерного распределения катализатора на полках средняя степень конверсии ацетилена составила бы 6,7%.

Задача 39'6. В реактор газофазной гидратации ацетилена по-(ступает в час 37000 кг паро-ацетиленовой смеси, массовая доля ацетилена в которой равна 14%. Процесс проводят при 385 °С и 0,15 МПа; в этих условиях степень конверсии ацетилена 51%, а селективность 87%. Определить диаметр патрубка выходного штуцера для контактного газа (объемная доля ацетальдегида 3,6%), если скорость его в сечении патрубка в рабочих условиях равна 13 м/с.

Задача 397. Тепловое состояние реактора поддерживают, подавая водный конденсат теплоемкость 4,18 кДж/(кг-К), теплота испарения 2260 кДж/кг] в пространство между полками. За счет нагревания конденсата на 45 К и последующего испарения снимается 29% от общего прихода- (расхода) теплоты. Определить массовый расход конденсата, если количество теплоты, выделяющееся в результате реакции (4255 кДж на 1 кг ацетальдегида)» составляет в общем приходе 20%.

Скачать решение задачи 397

Задача 398. Газофазную гидратацию ацетилена до ацетальдегида проводят в реакторе внутренним диаметром 3,2 м. При объемной скорости подачи 209 ч-1 степень конверсии ацетилена равна 49%, а селективность 87,3%. Кроме нертутного катализатора, расположенного на полках, в реактор загружено 8692 кг насадки (керамические кольца Рашига, 50x50x5 мм), насыпная плотность которой равна 530 кг/м3. Определить часовую производительность реактора по ацетальдегиду и общую высоту реактора, если объем насадки составляет 80%' объема катализатора, а высота насадки равна лишь 10,4% от общей высоты реактора.

Задача 399. Объем катализатора в реакторе газофазной гидратации ацетилена составляет 19,5 м3. Ацетилен на гидратацию поступает с объемной скоростью 213 ч-1; в этих условиях степень его конверсии равна 50,5%, а селективность по ацетальдегиду 88,5%. Теплоту контактного газа, массовая доля ацетальдегида в котором 8-%, на 70% используют в котле-утилизаторе, где при охлаждении контактного газа на 240 К генерируется водяной пар с давлением 0,65 МПа (удельная теплота парообразования 2085 кДж/кг). Определить суточную производительность котла-утилизатора по водяному пару, если удельная теплоемкость контактного газа равна 1,98кДж/(кг-К).

Pr-59 На установку одностадийного окисления этилена диацетальдегида поступает в час 14700 м3 этилено-кислородной смеси с мольным соотношением этилен : кислород = 3 : 1. Выделяющуюся теплоту (218,3. кДж/моль) отводят за счет испарения воды из реакционной массы (теплота испарения 2218 кДж/кг). Определить удельный расход воды, испаряющейся из реакционной массы (и расчете на образующийся ацетальдегид), если степень конверсии этилена равна 4.2,6%, а селективность процесса 94,7%.

Скачать решение задачи Pr-59

Задача 400. Ацетальдегид получают одностадийным жидкофазным окислением этилена в барботажном реакторе производительностью 8750 кг ацетальдегида в час. Определить объемное соотношение этилен : кислород в сме си на входе в реактор, если степень конверсии этилена за один проход через реактор равна 40,6%, селективность по ацетальдегиду в расчете на этилен 95%, а и расчете на кислород 92,5%.

Скачать решение задачи 400

Задача 401. Ацетальдегид получают одностадийным окислением этилена 99,5%-ным кислородом, объемный расход которого равен 2380 м3/ч. В процессе окисления селективность процесса по кислороду равна 92,3%, а в расчете на этилен составляет 94,8%. Определить степень конверсии этилена за один проход реакционной массы, если количество этилена в отходящих газах равно 12,5% от массовой производительности установки по ацетальдегиду.

Задача 402. Ацетальдегид получают одностадийным жидкофазным окислением этилена в барботажном реакторе., объем реакционной массы в котором 45 м3, а производительность 1 м3 реакционного объема равна 190 кг ацетальдегида в час. Выделяющуюся теплоту (-218 кДж/моль) снимают за счет испарения воды из реакционной массы. Пары воды охлаждаются- и конденсируются в холодильнике-конденсаторе, тепловая нагрузка которого на 7%) выше теплоты, затрачиваемой на испарение воды. Определить массовый расход охлаждающей воды в холодильнике-конденсаторе, если ее удельная: теплоемкость равна 4,19 кДж/(кг-К), а температура повышается на 65 К

Скачать решение задачи 402

Задача 403. Ацетальдегид получают двухстадийным жидкофазным окислением этилена в барботажном реакторе, заполненном кислотоупорной насадкой с удельной поверхностью 87,5 м2/м3. В регенератор поступает в час, 31500 м3 воздуха, что в 7 раз больше объемного расхода этилена, поступающего в реактор на окисление. Определить объем насадки в реакторе, если при 100%-ной степени конверсии этилена селективность по ацетальдегиду составляет 95%), а съем ацетальдегида с 1 м2 поверхности насадки равен 2,2 кг/ч.

Задача 404. Ацетальдегид получают двухстадийным окислением этилена в барботажном реакторе с инертной насадкой. Ее объем 41 м3, удельная поверхность 140 м2/м3. В регенератор поступает воздух, объемный расход которого в 6,5 раза больше объемного расхода этилена, поступающего на окисление. Определить объемный расход воздуха для проведения процесса, если съем ацетальдегида с 1 м2 поверхности насадки равен 1,5 кг/ч, а селективность в расчете на этилен составляет 94,8%.

Задача 405. Ацетальдегид получают двухстадийным жидкофазным окислением этилена в барботажном реакторе, !• производительность которого равна 8700 кг ацетальде-1 гида в час. В процессе окисления на 1 моль хлорида палладия поглощается 1 моль этилена; в этих условиях .селективность процесса по этилену составляет 95%. Оп ределить суточный расход 30%-ной соляной кислоты, добавляемой в ходе процесса в катализаторный раствор, если расход 100%-ного хлорводорода составляет 2,5 г на 1 кг хлорида палладия.

Масляные альдегиды

Масляные альдегиды получают оксосинтезом. Это - процесс образования альдегидов (или спиртов с тем же числом атомов углерода в молекуле, что и в альдегиде), в основе которого лежит реакция гидроформилирования олефинов. В промышленности существуют различные технологические схемы оксосинтеза.
Нафтенатно-испарительная схема с рециркуляцией олефина является в настоящее время лучшей по технико-экономическим показателям. По этой схеме гидро-формилирование пропилена осуществляют при 120- 130 °С, 30 МПа и массовой доле кобальта в системе 0,1-0,2%.
Степень превращения пропилена поддерживают равном 50-70%, что обеспечивает 76%-ную селективность процесса в расчете на альдегид нормального строения (95%-ную сумму целевых продуктов). Основными аппаратами стадии гидроформилирования являются барботажные колонны высокого давления, в которых выделяющуюся теплоту снимают за счет внутренних или внешних тепловых элементов.

Pr-60 n-Масляный альдегид получают в каскаде из трех последовательных колонн гидроформилирования пропилена высотой по 6 м. Производительность установки по к масляному альдегиду 290 т/сут, объемная скорость подачи жидкого пропилена на входе в колонну 1,2 ч-1. Определять внутренний диаметр колонны, если степень конверсии пропилена равна 50%, а селективность по масляным альдегидам в расчете на пропилен 76%. Плотность пропилена принять 500 кг/м3.

Скачать решение задачи Pr-60

Задача 406. Производительность установки оксосинтеза, включающей три последовательные колонны гидроформилирования, составляет 250 т н-масляного альдегида в сутки. При степени конверсии пропилена 60% достигается 75,8%-ная селективность по н-масляному альдегиду. Определить массовый расход металлического кобальта для проведения процесса, если объемное соотношение пропилена и катализаторного раствора на входе в колонну равно 10 : 1, а содержание кобальта в катализа-торном растворе 12 г/л. Плотность пропилена принять 500 кг/м3.

Задача 407. Масляные альдегиды получают оксосинтезом по нафтенатно-испарительной схеме в каскаде из трех колонн. На установку поступает в час 37,5 м3 жидкого пропилена (плотность 500 кг/м3), степень конверсии которого равна 55%, а селективность по целевым альдегидам 95%. Определить высоту колонны диаметром 1,4м, -если с 1 м3 реакционного объема снимают 520 кг целевых альдегидов в час.

Задача 408. На установку оксосинтеза, работающую по нафтенатно-испарительной схеме, поступают в час 18540 кг пропилена и синтез-газ с кратностью циркуляции 2,5 от теоретической (мольное соотношение оксида углерода и водорода равно 1,6:1). В процессе часть синтез-газа (90 кг на 1т масляных альдегидов) выводят из системы. Определить количество синтез-газа, циркулирующего в системе, если степень конверсии пропилена равна 53%, а селективность по целевым альдегидам 95%.

Задача 409. Масляные альдегиды получают оксосинтезом из пропилена по нафтенатно-испарительной схеме в колонне с внутренним теплосъемом. На 1 м3 реакционного объема поступает 0,5 м3 жидкого пропилена в час. Производительность колонны по сумме целевых альдегидов 5625 кг/ч, степень конверсии пропилена 93%,-селективность по целевым альдегидам 87%. Определить внутренний диаметр колонны, если ее высота 16 м, а коэффициент заполнения жидкой реакционной массой равен 0,9 (с учетом встроенных вспомогательных элементов) Плотность пропилена принять 496 кг/м3.

Скачать решение задачи 409

Задача 410. Масляные альдегиды получают оксосинтезом из пропилена по нафтенатно-испарительной схеме. Выделяющуюся теплоту (1735 кДж на 1 кг альдегидов) снимают с помощью двойных трубок (трубки Фильда), в которых циркулирует паровой конденсат (12,5 кг/с) В процессе теплообмена температура конденсата повышается на 60 К- Определить объемный расход синтез-газа на входе в колонну, если он поступает с трехкратным избытком против теоретического. Удельная теплоемкость парового конденсата 4,18 кДж/(кг-К).

Задача 411. Масляные альдегиды получают оксосинтезом из пропилена по нафтенатно-испарительной схеме при: 130 °С в колонне, где 80% выделяющейся теплоты (1740 кДж на 1 кг альдегидов) снимают за счет циркуляции продуктов реакции через внешний теплообменник. В колонну поступает 8000 м3 синтез-газа в час, что в 1000 раз превышает объемный расход жидкого пропилена (плотность 500 кг/м3) на входе. Определить количество циркулирующей реакционной массы, если степень конверсии пропилена в альдегиды равна 80%, а удельная теплоемкость рециркулята, поступающего при 45 °С составляет 3,16 кДж/(кг-К)/

Циклогексанон

В промышленности циклогексанон получают жидкофазным каталитическим окислением циклогексана кислородом воздуха. Наряду с циклогексаном образуется циклогексанол, и эти полупродукты используют в производстве капролактама.
Окисление циклогексана проводят в изотермических ли барботажных реакторах в присутствии катализаторов - стеаратов или нафтенатов кобальта.
По одному из вариантов ведут процесс в изотермическом реакторе при 145-150°С и 1 -2 МПа. Выделяющуюся теплоту снимают во встроенных в реактор змеевиках за счет выработки водяного пара давлением 0,35-0,4 МПа. Степень конверсии циклогексана за один проход через реактор равна 9-11%, а селективность по циклогексанону 32-34%.
По другому варианту процесс проводят при 118 160 °С и 0,9 МПа в двух-трех последовательных барботажных реакторах, в каждый из которых подводят сжатый воздух. Выделяющуюся теплоту снимают за счет испарения части избыточного циклогексана из реакционной массы. Степень конверсии циклогексана за один .проход равна 4-5%, а селективность по циклогексанону 40-41%.

Pr-61 В изотермический реактор с целью окисления циклогексана поступает 3000 м3 воздуха в час. За время .реакции (0,5 ч) степень конверсии циклогексана за один проход через реактор достигает '9,8%, а селективность по циклогексанону 33,5%. В реактор поступают циклогексан в мольном соотношении с кислородом воздуха, .равном 24 : 1, и водный конденсат (плотность 972 кг/м3) в количестве 51,2% от производительности реактора по циклогексанолу. Определить рабочую вместимость реактора, если .плотность жидкого циклогексана равна 670 кг/м3.

Скачать решение задачи Pr-61

Задача 412. Циклогексанон получают окислением циклогексана в изотермическом реакторе производительностью 1725 кг циклогексанона в час. В реактор поступает водный конденсат, расход которого равен 3,1% от расхода циклогексана на входе в реактор. За время реакции (0,5 ч) степень конверсии циклогексана за один проход достигает 11%, а селективность по циклогексанону 34%. Определить внутренний диаметр реактора, если уровень жидкой реакционной массы в нем 8,83 м, а объем, занимаемый змеевиками, 3,5 м3. Плотность циклогексана и водного конденсата соответственно 673 и 978 кг/м3.

Задача 413. Производительность изотермического реактора для окисления циклогексана составляет 3000 кг смеси циклогексанона и циклогексанола в час (массовое соотношение 1,4: 1). На окисление поступает циклогексан с объемной скоростью 2,1 ч-1 (плотность жидкости 704 кг/м3), и в этих условиях степень его конверсии равна 10,4%, а селективность по циклогексанону 32,5%. Определить наружный диаметр труб змеевиков, встроенных в реактор, если их объем составляет 11,6%' от рабочей вместимости аппарата, а площадь поверхности теплообмена равна 244 м2.

Задача 414. Производительность изотермического реактора равна 1800 кг циклогексанона в час. Выделяющуюся теплоту (8370 кДж на 1 кг превращенного циклогексана) снимают за счет преобразования части водного конденсата (10% от его массового расхода), циркулирующего в 14 змеевиках реактора, в водяной пар давлением 0,4 МПа (теплота парообразования 2141 кДж/кг). Определить линейную скорость конденсата в трубах змеевиков, если их диаметр равен 57X3,5 мм, а селективность по циклогексанону 32,8%- Плотность водного конденсата 923 кг/м3.

Задача 415. Производительность установки для окисления, циклогексана в каскаде из четырехпоследовательных, барботажных реакторов составляет 3700 кг циклогексанона в час. При объемной скорости подачи жидкого циклогексана, равной 9 ч-1, степень его конверсии составляет 4,5%, а селективность по циклогексанону 40,2%. Определить расход воздуха, поступающего параллельными потоками в каждый реактор (в м3 на 1 мс~ рабочей вместимости аппарата), если мольное соотношение циклогексан : кислород на входе равно 22 : 1, а плотность циклогексана 780 кг/м3.

Задача 416. Окисление циклогексана проводят в каскаде последовательных барботажных реакторов. Производительность установки по циклогексану 90 т/сут, внутренний диаметр реактора 3 м, высота 4,72 м, коэффициент заполнения 0,75. За время реакции (25 мин) степень конверсии циклогексана за один проход составила 4,5%, селективность по циклогексанону 41%. Определить число реакторов в каскаде, если плотность циклогексана равна 772 кг/м3. Газонаполнением реактора пренебречь.

Задача 417. Окисление циклогексана проводят в четырех: последовательных барботажных реакторах. Степень конверсии циклогексана за один проход одинакова в каждом реакторе и равна 1,25%, селективность по циклогексанону 40,8%)- Выделяющуюся теплоту (6580 кДж на' 1 кг циклогексанона) снимают за счет испарения циклогексана (20600 кг/ч) из реакционной массы. Определить объемный расход воздуха, если теплота испарения циклогексана равна 300 дДж/кг, его плотность 780 кг/м5'• и на 1 м3 циклогексана подают 50 м3 воздуха.

Уксусная кислота

Среди современных промышленных методов получения уксусной кислоты важнейшими являются процессы окисления аиетальдегида и углеводородов (бутан, пен-1ган, бензины), а также карбонилирование метанола.
Представляет интерес совместный синтез уксусной кислоты и уксусного ангидрида окислением ацетальдегида. Процесс проводят при 55-60 °С и 0,15 МПа в присутствии смешанных гомогенных катализаторов. В качестве окислителя используют воздух с низким содержанием кислорода. Окисление проводят в барботажном реакторе со встроенными змеевиками для снятия выделяющейся теплоты. Целевые продукты получаются при степени конверсии ацетальдегида 13-14% за один про ход через реактор н селективности по смеси целевых продуктов 94,4-95%.
Окисление н-бутана до уксусной кислоты проводя: при 150-170°С и 5-8 МПа с полным превращением кислорода в барботажных реакторах, где выделяющуюся теплоту снимают преимущественно за счет испарения части реакционной жидкости. Степень конверсии н-бутан на за один проход через реактор составляет 30-40%, селективность по уксусной кислоте 67-77%.
Процесс проводят в жидкой фазе при 200-250 °С и 52 •65 МПа в колонных аппаратах высокого давления в присутствии катализаторов - карбонилов и иодидов кобальта. Степень конверсии метанола за один проходил через реактор 57-65%, селективность по уксусной кислоте 90% в расчете на превращенный метанол и 70% и расчете на оксид углерода.

Pr-62 Уксусную кислоту получают совместно с уксусным ангидридом окислением ацетальдегида в реакторе внутренним диаметром 3,8 м. Производительность по смеси целевых продуктом 3200 кг/ч. Альдегидо-воздушная смесь, объемная доля ацетальдегида в которой 19%, поступает в реактор с объемной скоростью 890 ч-1. Определить полезную высоту реактора, если степень кои версии ацетальдегида за один проход равна 13,4%, а селективность по смеси целевых продуктов 94,5%.

Скачать решение задачи Pr-62

Задача 418. Уксусную кислоту получают совместно с уксусным ангидридом жидкофазным окислением ацетальдегида. В реактор, в котором высота жидкой реакционной' массы 5,5 м, поступает в час 38000 м3 альдегидо-воздушной смеси с объемной долей ацетальдегида 25,8%. Определить внутренний диаметр реактора, если съем смеси целевых продуктов с 1 м3 реакционного объема равен 49 кг/ч, степень конверсии ацетальдегида за один проход 13,6%, а селективность по смеси целевых продуктов 94,8%.

Задача 419. Уксусную кислоту получают совместно с уксусным ангидридом жидкофазным окислением ацетальдегида в реакторе вместимостью 60 м3. Производительность 1 м3 реакционного объема 'такого реактора равна 50 кг/ч по смеси целевых продуктов. На окисление поступает парогазовая смесь с объемной долей ацетальдегида 18,7%; мольное соотношение ацетальдегид: кислород равно 2,5 : 1. Определить объемную долю кислорода в поступающей на окисление парогазовой смеси, ели степень конверсии ацетальдегида за один проход равна 13,8%, а селективность по смеси целевых продуктов 95%.

Задача 420. Уксусную кислоту получают совместно с уксусным- ангидридом жидкофазным окислением ацетальдегида в реакторе производительностью по смеси целевых продуктов 3400 кг/ч. В реактор при 40 °С и 0,15 МП а поступает парогазовая смесь с объемной долей ацетальдегида 19,2%. Определить диаметр патрубка штуцера для входа парогазовой смеси, если суммарная степень Конверсии ацетальдегида в смесь целевых продуктов равна 13%, а рабочая скорость в сечении патрубка штуцера составляет 14,5 м/с.

Задача 421. Уксусную кислоту и уксусный ангидрид полу чают окислением ацетальдегида в реакторе производительностью по смеси целевых продуктов 3100 кг/ч. Продукты реакции в виде паров отводят с уходящими газами через штуцер с диаметром патрубка 800 мм. Определить степень конверсии ацетальдегида за один проход через реактор, если линейная скорость парогазовой смеси в сечении патрубка штуцера при 60 °С и 0,15 МПа составляет 15 м/с, объемная доля ацетальдегида в парогазовой смеси 15,4%, а селективность по смеси целевых продуктов равна 94,8%.

Скачать решение задачи 421

Задача 422. Уксусную кислоту и уксусный ангидрид получают окислением ацетальдегида в реакторе производительностыо 3200 кг смеси целевых продуктов в час На окисление поступает парогазовая смесь объемной долей ацетальдегида 17,5% и объемной скоростыо на входе 926 ч-1. Определить наружный диаметр труб встроенных змеевиков, если их объем составляем 4,3% от полезной вместимости реактора, площадь поверхности теплообмена змеевиков 120 м2, а суммарная степень конверсии ацетальдегида в смесь целевых продуктов равна 13,2%.

Задача 423. Производительность установки жидкофазного окисления н-бутана, включающей два реактора, составляет 1350 кг/ч по уксусной кислоте. В реактор подаюI воздух (8150 м3/ч) и жидкий н-бутан (плотность 1390 кг/м3). Определить расход воздуха (в м3/ч на 1 м3 реакционного объема), если степень конверсии н-бутана равна 40%, селективность по уксусной кислоте 77%, объемная скорость подачи жидкого н-бутана 0,2 ч-1.

Задача 424. Уксусную кислоту получают жидкофазным окислением н-бутана в реакторе, где выделяющуюся теплоту (20900 кДж на 1 кг превращенного н-бутана) снимаю: перегретой водой, циркулирующей во встроенных змеевиках. В процессе теплообмена вода, расход котором равен 90 м3/ч, удельная теплоемкость 4,3 кДж/(кг-К), плотность 922 кг/м3, нагревается на 45 К. Определить объемный расход воздуха на входе в реактор, если п.: 1 кг н-бутана подают 4,5 кг воздуха, а степень конверсии н-бутана за один проход равна 38,4%.

Задача 425. Уксусную кислоту получают карбонилированием метанола на установке производительностью 8000 кг/ч по уксусной кислоте. На установку поступает сырье и .мольном соотношении оксид углерода : метанол = 4 : 1 в этих условиях селективность по уксусном кислоте достигает 70% в расчете на оксид углерод;!. Определить долю циркулирующего оксида углерода (в % ел его общего расхода на входе), если степень конверсии метанола равна 63%, а селективность 89,6% в расчете на метанол. Растворяется в реакционной смеси и теряется | -87 кг оксида углерода на 1 т образующейся кислоты.

Задача 426. Уксусную кислоту получают карбонилированием метанола при 250°С в колонне производительностью 1250 кг/ч по уксусной кислоте. Часть выделяющейся теплоты (55%) снимают за счет циркуляции реакционной .жидкости, удельная теплоемкость - которой равна 1-3 кДж/(кг-К), а начальная температура 60 °С. Определить степень конверсии метанола за один проход через реактор, если массовая доля метанола в циркулирующей .жидкости равна 13,5%, тепловой эффект процесса 4160 кДж на 1 кг превращенного метанола, а селективность по уксусной кислоте 90%) в расчете на метанол.

 

Гутник примеры и задачи по технологии орг синтеза часть 8

Изопропанол

Наиболее перспективными являются методы получения изопропанола газо- и жидкофазной прямой гидратацией пропилена.
Газофазную гидратацию пропилена на фосфорно-кислотном катализаторе проводят при 170-200°С, 2-3 МПа и объемной скорости подачи сырья 1300 ч"1. При таком режиме степень конверсии пропилена может достигать 5-12%, а селективность превышать 98%. Если в качестве катализатора применяют вольфрамсодержащие соединения, процесс проводят при 230-240°С, 20-25 МПа и избытке водяного пара 10 моль на 1 моль пропилена. В этих условиях степень конверсии пропилена равна 50%, а селективность по изопропанолу достигает 95%.
При жидкофазной гидратации пропилена используют сильнокислотный сульфокатнонит в качестве катализатора. Процесс проводят при 130-150°С, 6-10 МПа с избытком воды: мольное соотношение Н2О : С3Н6 равно (12,54-15) : 1. В этих условиях степень конверсии пропилена достигает 75-80% при селективности по изопропанолу 94%. В этом методе используют четырехполочный реактор, в котором реакционную теплоту (51,5 кДж на 1 моль) снимают, подавая воду в пространство между полками.

Pr-49 Прямую гидратацию пропилена в изопропанол осуществляют в четырехполочном реакторе внутренним диаметром 1600 мм. На каждой полке расположен сульфокатионитный катализатор слоем высотой 1,8 м. Вода и пропилен поступают на гидратацию в мольном соотношении 14,5:1, причем вода расходуется только на образование изопропанола. Определить .массовую долю изопропанола в воде «а выходе из реактора, если производительность 1 м3 катализатора равна 100 кг изопропанола в час, степень конверсии пропилена 75%, а селективность по изопропанолу 96,4

Скачать решение задачи Pr-49

Задача 337. Производительность реактора прямой гидратации пропилена на фосфорнокислотном катализаторе равна 1400 кг изопропанола в час. В реактор поступает в час 23,8 т смеси водяного пара и пропилена в массовом соотношении 0,2 : 1. Определить степень конверсии пропилена, если селективность по изопропанолу равна 98,2%.

Скачать решение задачи 337

Задача 338. Производительность реактора прямой гидратации пропилена на фосфорнокнслотном катализаторе равна 1350 кг изопропанола в час. В реактор поступают водяной пар и пропилен в мольном соотношении 0,45 : 1. Определить объемный расход технического пропилена, объемная доля пропилена в котором 98%, и массовый расход водяного пара, если степень конверсии пропилена равна 5,2%, а селективность по изопропанолу 98,3%.

Задача 339. В реактор прямой гидратации пропилена (объем фосфорнокиелотного катализатора 10 м3) поступает в час 4400 кг водяного пара в мольном соотношении к пропилену 0,48 : 1. Определить селективность по изопропанолу, если производительность 1 м3 катализатора по изопропанолу равна 150 кг/ч, а степень конверсии пропилена за один проход через катализатор 5%.

Задача 340. Производительность 1 м3 вольфрамсодержащего катализатора в реакторе прямой гидратации пропилена составляет 25 кг изопропанола в час; мольное соотношение водяной пар : пропилен на входе равно 10 : 1. Определить массовую скорость подачи паро-пропиленовой смеси, если степень конверсии пропилена равна 48,7%, а селективность по изопропанолу 94,4 %.

Задача 341. Производительность реактора, заполненного фосфрнокислотным катализатором, составляет 2500 кг изопропанола в час. В процессе гидратации пропилена с I м3 катализатора уносится 5,3 г фосфорной кислоты. Определить количество кислоты, уносимой в течение '2000 ч работы катализатора, если объемная скорость подачи пропилена равна 1300 ч^1, степень его конверсии |%, селективность по изопропанолу 98,5%.

Задача 342. Изопропанол получают прямой гидратацией пропилена в реакторе полочного типа, заполненном Сульфокатионитным катализатором. Из реактора непрерывно выходит в час 8500 кг воды, массовая доля изопропанола в которой составляет 15%. Процесс проводят при мольном соотношении воды и пропилена 15:1, выделяющуюся теплоту (51,5 кДж/моль) отводят за счет подачи воды между слоями катализатора. Определить долю воды для отвода теплоты (в процентах от ее общего расхода), если степень конверсии пропилена равна 76%, а селективность процесса по изопропанолу 94%. Вода нагревается на 50 К при ее удельной теплоемкости 4,187 кДж/(кг-К).

н-Бутанол

В промышленности освоены методы получения н-бутанола конденсацией ацетальдегида и оксосинтезом. Одним из традиционных методов получения н-бутанола является метод альдольной конденсации ацетальдегида. Процесс проводят, как правило, в две стадии: а) получение кротонового альдегида при 20°С в щелочной среде при атмосферном давлении или при 160 °С и 3,2 МПа и б) гидрирование кротонового альдегида при 160-180 °С и 0,2 МПа в присутствии медных катализаторов.

Pr-50 Производительность установки по н-бутанолу, получаемому альдольной конденсацией ацетальдегида, составляет 90 т/сут. Водород на гидрирование кротонового альдегида поступает в мольном соотношении к кретоновому альдегиду 12 : 1. Определить массовый расход ацетальдегида и объемный расход водорода на входе, если селективность по кретоновому альдегиду равна 96,7%, а селективность по ацетальдегиду 85,8%.

Скачать решение задачи Pr-50

Задача 343. Производительность установки гидрирования кретонового альдегида равна 3750 кг н-бутанола в час. Гидрирование проводят в трубчатом изотермическом реакторе с числом труб 828, внутренний диаметр которых 50 мм, а длина 3 м. Трубы на 92% по объему заполнены катализатором, производительность 1 м3 которого составляет 207 л н-бутанола (плотность 809 кг/м3) в час. Определить число реакторов для обеспечения заданной производительности.

Задача 344. Производительность установки гидрирования кретонового альдегида составляет 4000 кг н-бутанола в час. Установка включает шесть параллельно работающих изотермических реакторов. Трубы реакторов заполнены медным катализатором, производительность 1 м3 которого равна 210 л бутанола (плотность 810 кг/м3) и час. Определить число труб в каждом реакторе, если внутренний диаметр трубы 0,05 м, длина 3 м, а коэффициент заполнения труб катализатором 0,85.

Задача 345. Реактор для гидрирования кротонового альдегиду имеет производительность 756 кг н-бутанола в час. Трубки реактора (912 штук) на 87% заполнены катализатором, производительность 1 м3 которого равна 200 л //-бутанола в час. Определить внешний диаметр трубки, если ее длина равна 3 м, толщина стенки 3,5 мм, а плотность н-бутанола 809 кг/м3.
Задача

Задача 346. В трубчатый реактор для гидрирования кротонового альдегида в н-бутанол поступает 2300 м3 водорода час. При мольном соотношении водород : альдегид = 11:1 выход н-бутанола составляет 96,7 % в расчете на кротоновый альдегид. Выделяющуюся теплоту (1840кДж на 1 кг н-бутанола) отводят за счет преобразования в части (6% от массового расхода) водного конденсата, циркулирующего в межтрубном пространстве реактора. Определить объемный расход конденсата, если оплота его парообразования равна 2089 кДж/кг, а плотность 907 кг/м3.

Скачать решение задачи 346

Задача 347. Гидрирование кретонового альдегида до н-бутанола проводят в трубчатом реакторе, в трубы которого объемной скоростью 610 ч-1 подают водородо-альдегидную смесь в мольном соотношении водород : альдегид 11,5: 1. Выделяющуюся теплоту (1835 кДж на 1 кг н-бутанола) отводят за счет кипения конденсата, причем удельная тепловая нагрузка на 1 м2 площади поверхности труб (общая 'площадь 380 м2) составляет 9 кВт. Определить объем катализатора в трубах, если селективность по кретоновому альдегиду равна 96,6%.

Этилгексанол

В -промышленности 2-этилгексанол можно получать конденсацией ацетальдегида (аналогично синтезу н-бутанола) или оксосинтезом из пропилена.
Процесс получения 2-этилгексанола из пропилена ключает три стадии:
I а) гидроформилирование пропилена при 120-160°С 20-30 МПа в присутствии карбонилов кобальта с поучением масляных альдегидов;
I б) альдольная конденсация н-масляного альдегида при 80-150°С и 0,4-0,6 МПа с последующей дегидратацией альдоля в 2-этилгексеналь;
в) гидрирование полученного альдегида на гетерогенных никелевых катализаторах при 5-10 МПа в этилгексанол.

Pr-51 Производительность установки по 2-этилгексанолу, мучаемому из пропилена, составляет 3800 кг/ч. Селективность по н-масляному альдегиду на стадиях альдольной конденсации и гидрирования равна 54%. Определить массовый расход пропилена || «ходе в реакторы гидроформилирования, если степень его конверсии равна 84%. селективность по масляным альдегидам 85,8%, массовая доля н-масляного альдегида в смеси

Скачать решение задачи Pr-51

Задача 348. Производительность установки по 2-этилгексапилу, получаемому из пропилена, равна 6400 кг/ч. Стадия гидроформилирования осуществляют в четырех колоннах высотой по 12 м. В колонны параллельными потоки ми поступает жидкий пропилен (плотность 514 кг/м3-) ( объемной скоростью 0,5 ч~'. В этих условиях степени, его конверсии в масляные альдегиды (массовая доля изомера нормального строения 76,5%) составляет 71%. Определить внутренний диаметр колонны, если селективность 2-этилгексанола по н-масляному альдегиду равна 54,6%.

Задача 349. Производительность установки по 2-этилгексанолу, получаемому из н-масляного альдегида, составляем 5800 кг/ч. Альдегид производят оксосинтезом по нафтенатно-испарительной схеме с возвратом непревращенного пропилена. Определить объемный расход жидкого циркулирующего пропилена (плотность 514 кг/м3), если степень его конверсии равна 52%, селективность пи н-масляному альдегиду 75,5%, а по 2-этилгексанолу 55%

Задача 350. Гидрирование 2-этилгексеналя проводят в жидкой фазе в реакторе полочного типа производительностью 3500 кг 2-этилгексанола в час. Внутренний диаметр реактора 1400 мм, высота слоя катализатора ну каждой полке 1170 мм. Определить число полок в реакторе, если селективность по альдегид)? равна 94,2%, а массовая скорость альдегида на входе составляет 400 кг/ч на 1 м3 катализатора.

Задача 351. Гидрирование 2-этилгексеналя проводят в жидкофазном реакторе производительностью 3000 кг 2-этил-гексанбла в час. В результате реакции выделяется на 1 моль 180 кДж теплоты, 35 % которой отводят за счет подачи части холодного циркуляционного водорода на вход и в пространство между полками. Холодный водород, объемная теплоемкость которого составляет 1,35 кДж/(м3-К), нагревается на 780 К. Определить долю холодного водорода (в % от его общего объемного расхода), если селективность по альдегиду равна 94%, а мольное соотношение водород : альдегид=30 : 1.

Скачать решение задачи 351

Задача 352. Гидрирование 2-этилгексеналя до 2-этилгексано-ла проводят в газовой фазе в трубчатом реакторе при 0,15 МПа и мольном соотношении водород : альдегид, равном 1,15: 1. Выделяющуюся теплоту (1385 кДж на 1 кг 2-этнлгексанола) снимают водой, циркулирующей в межтрубном пространстве реактора; расход воды 8 м3/ч. В процессе теплообмена температура воды повысилась на 50 К. Определить объемный расход водорода на входе в реактор, если селективность по альдегиду равна 94 %. Удельную теплоемкость воды принять равной 4,18 кДж/(м3-К); плотность 995 кг/м3.

Задача 353. В трубчатый реактор гидрирования со стадии гидроформилирования поступает в час 1300 кг 2-этилгексеналя. Гидрирование проводят в трубах, заполненных никелевым катализатором. Число труб 884, диаметр 53 мм. рабочая длина 3,8 м. Выделяющуюся теплоту отводят водой, циркулирующей в межтрубном пространстве. Определить средний температурный напор процесса теплообмена, если селективность по альдегиду равна 93,8%, коэффициент теплопередачи 9 Вт/(м2-К), тепловой эффект гидрирования 1380 кДж на 1 кг образовавшегося спирта.

Скачать решение задачи 353

Глицерин

В промышленности применяют хлорный и бесхлорный методы производства глицерина на основе пропилена. Последней стадией хлорного метода является взаимодействие эпихлоргидрина с раствором карбоната натрия при 85-170°С в нескольких последовательно работающих гидролизерах.
Сравнительно простор"! способ получения глицерина - изомеризация пропиленоксида в газовой фазе при 260-300 °С в аллиловый спирт, который превращается в глицерин через стадию образования глицидола

Pr-52 Производительность установки по товарному (90%-ному) глицерину, получаемому хлорным методом через эпихлоргидрин, составляет 19,5 т/сут. В первый (по ходу сырья) реактор поступают 13%-ный раствор карбоната натрия (плотность 1135 кг/м3) и 98%-ный эпихлоргидрин (плотность 1180 кг/м3). Мольное соотношение эпихлоргидрина и карбоната натрия равно 1,54 : 1. Определить вместимость реактора, если в результате реакции, продолжающейся 1 ч, в глицерин превращается 70% эпихлоргидрина. Коэффициент заполнения реактора принять равным 0,85.

Скачать решение задачи Pr-52

Задача 354. В гидролизер первой ступени емкостью 8 м3 в час для получения глицерина поступают 784 кг карбоната натрия (в виде водного раствора с содержанием карбоната натрия 141 г/л) и 98%-ный эппхлоргидрин плотностью 1180 кг/м3. Определить суточную производительность гидролизера по глицерину, если селективность по эпихлоргидрину равна 68,8%, время реакции 1 ч, а коэффициент заполнения реактора 0,82.

Скачать решение задачи 354

Задача 355. В гидролизеры с целью получения глицерина поступают в час 650 кг кальцинированной соды (в виде водного раствора с содержанием карбоната натрия 135 г/л) и 98,5%-ный эпихлоргидрин плотностью 1180 кг/м3. Определить количество утилизируемой поваренной соли, если объемное соотношение раствора карбоната натрия и эпихлоргидрина на входе равно 5 : 1, а селективность по глицерину в расчете на эпихлоргидрин составляет 95 %.

Задача 356. При получении глицерина из эпихлоргидрина и карбоната натрия производительность гидролизера первой ступени по глицерину составляет !100 кг/ч. Эпихлоргидрин и карбонат натрия поступают в массовом соотношении 1,6 : 1, причем массовая доля карбоната натрия в растворе равна 13 %, а селективность глицерина по эпихлоргидрину составляет 70%. Определить массовый расход водяного пара (теплота парообразования 2249 кДж/кг) для нагревания воды в гидролизере на 15 К и ее испарения, если теплота испарения воды 2321 кДж/кг, а ее удельная теплоемкость 4,19 кДж/(кг-К). Принять, что вся вода, поступающая с раствором карбоната натрия, испаряется.

Задача 357. Производительность установки по глицерину, получаемому бесхлорным методом из пропиленоксида, составляет 8000 кг/ч. На стадии образования аллилово-го спирта степень конверсии пропиленоксида равна 51%, а выход глицерина в расчете на превращенный .пропи-леноксид составляет 90%. Определить количество циркулирующего пропиленоксида и расход пероксида водорода, если выход по глицерину в расчете на пероксид водорода равен 83%, а на превращенный аллиловый спирт 76 %.

Задача 358. Массовый расход пероксида водорода на стадии получения глицерина из пропиленоксида бесхлорным методом составляет 3500 кг/ч. Определить степень конверсии пропиленоксида на стадии его изомеризации в аллиловый спирт, если селективность по глицерину в расчете на пероксид водорода равна 79%, селективность по глицерину в расчете на аллиловый спирт 77 %, а выход аллилового спирта в расчете на пропиленоксид 88 % • Количество циркулирующего пропиленоксида 3440 кг/ч.

Задача 359. Глицерин получают из аллилового спирта в реакторе внутренним диаметром 1,2 м. Производительность аппарата 3000 кг глицерина в час. Определить уровень жидкой реакционной массы в аппарате, если степень конверсии аллилового спирта равна 90%, селективность по глицерину в расчете на спирт составляет N5 %, а по глицерину в расчете на пероксид водорода М)%. Объемная скорость подачи жидкой смеси спирта и пероксида водорода (плотность смеси 1100 кг/м3) составляет 0,4 ч-1.

   

Задачи Мухленов

Задача 1-2 Определить  расход технического карбида кальция, содержащего 85% CaCl2, для получения 1000л ацетилена, если степень разложения карбида кальция составляет 0,92.

Скачать решение задачи 1-2 (Мухленов)

Задача 1-6 При термоокислительном крекинге метана (с целью получения ацетилена) смесь газов имеет состав [% (об.)]:  C2H2 - 8,5; Н2 - 57,0; СО - 25,3; СО2 - 3,7; С2Н4 - 0,5; СН4 - 4,0; Аr - 1,0. Определить количество метана, которое нужно подвергнуть крекингу, чтобы из отходов крекинга после отделения ацетилена получить 1 т метанола: СО + 2Н2 = СН3ОН. По практическим данным из 1 т исходного метана получается после выделения С2Н2 1160 кг смеси газов.

Скачать решение задачи 1-6 (Мухленов)

Задача 1-7 Сколько потребуется сульфата железа FeSO4*7H2O и хромого ангидрида CrO3 для получения 1 т железохромового катализатора конверсии оксида углерода, имеющего состав (%): Fe2O3 - 90, Cr2O3 - 10

Скачать решение задачи 1-7 (Мухленов)

Задача 1-9 Рассчитать расход сульфата натрия (содержание Na2SO4 в техническом  сульфате натрия 95% мас.) и электролитического водорода (содержание водорода в сырье 97% об.) для получения   одной тонны технического сульфида натрия (содержание Na2S 96% мас.). На побочные реакции расходуется 2 %мас. Na2SO4 и водорода от теоретически необходимого количества для получения 1 тонны технического продукта.
Процесс можно описать уравнением реакции:

Na2SO4 + 4H2 = Na2S + 4H2O

Скачать решение задачи 1-9 (Мухленов)

Задача 1-10. Рассчитать объем 65%-ной серной кислоты (плотностью 1,56г/л) с 5% избытком от теоретического количества, требуемый для разложения 100кг апатитового концентрата (содержащего 38% P2O5) по реакции:

2Ca5F(PO4)3 + 7H2SO4 = 3Ca(H2PO4)2 + 7CaSO4 + 2HF

Скачать решение задачи 1-10 (Мухленов)

Задача 1-18 Составить материальный баланс нейтрализатора для получения аммиачной селитры производительностью 20 т NH4NO3 в час. В производстве применяется 47% - ная азотная кислота и 100% - ный газообразный аммиак по реакции:

HNO3 + NH3 = NH4NO3

Потери  HNO3 и NH3 в производстве составляют 1% от теоретически необходимого количества для обеспечения заданной производительности. Из нейтрализатора аммиачная селитра выходит  в виде 60%-го раствора  NH4NO3 в воде. Определить количество влаги, испарившейся в результате экзотермической реакции нейтрализации.

Скачать решение задачи 1-18 (Мухленов)

Задача 2-10 Определить  равновесный состав газа (в Па) при синтезе метанола  при соотношении H2/CO = 4,5 (в циркуляционном газе) содержание инертных примесей CИН = 13,8. Давление P = 300*10^5 Па (300атм), температура 365 . Температурная зависимость константы равновесия Кр = Р(СН3ОН)/Р(СО)/Р2Н2

Скачать решение задачи 2-10 (Мухленов)

Задача 3-2 Подсчитать теоретическую  температуру горения пропана при избытке воздуха 20% ( ). Реакция горения пропана:
С3Н8 + 5О2 = 3СО2 + 4Н2О + Q

Скачать решение задачи 3-2 (Мухленов)

   

Гутник примеры и задачи по технологии орг синтеза часть 6

Хлорирование и гидрохлорирование непредельных углеводородов

Pr-37. На установку хлорирования 'Пропилена производительностью 1050 кг аллилхлорида в час подают в час 1925 м3 технического пропилена, объемная доля С3Н6 в котором 96%- Определить затраты электролитического хлора (объемная доля хлора 98%) мольное соотношение СзН6: Сl2, если выход аллилхлорида составляет 80% по хлору.

Скачать решение задачи Pr-37

Pr-38. Определить объемную скорость подачи хлорводорода на установку окислительного хлорирования этилена, если объем псевдоожиженного слоя катализатора в реакторе составляет 75 м3, производительность установки по дихлорэтану 12500 кг/ч, выход дихлорэтана 85% по хлорводороду. Определить объем воздуха для проведения процесса.

Скачать решение задачи Pr-38

Pr-39. Определить объемный .расход охлаждающей воды для снятия выделяющейся теплоты в хлораторе при -получении дихлорэтана (3000 кг/ч) прямым хлорированием этилена, если охлаждающая вода в процессе теплообмена .нагревается на 7 К, а тепло вой эффект процесса равен 200 кДж/моль.

Скачать решение задачи Pr-39

Задача 23З. Определить объем катализатора в реакторах гидрохлорирования этилена при производительности 550 кг/ч по этилхлориду, если выход зтилхлорида равен 90% по этилену, а объемная скорость подачи газовой смеси с мольным соотношением НС1: С2Н4, равным 1,05 :1, составляет 100 ч-1.

Скачать решение задачи 233

Задача 234. Определить производительность установки по и ил хлориду, если объем катализатора в реакторах равен 4,1 м3, объемная скорость подачи смеси (НСl+ 4C2H4) составляет 110 ч-1, выход этилхлорида равен 40%, мольное соотношение хлорводорода и этилена равно 1,05: 1.

Задача 235. Определить число реакторов, необходимых для прямого хлорирования этилена, если при этом получается в час 1510 кг дихлорэтана-сырца, время пребывания реакционной массы в реакторе 4 ч, плотность реакционной массы 1240 кг/м3, объем стандартного реактора 6,2 м3, коэффициент заполнения реактора 0,8.

Задача 236. Определить число реакторов для получения в час 26т дихлорэтана методом окислительного хлорирования Этилена, если производительность 1 м3 катализатора составляет 172 кг дихлорэтана в час, а объем катализатора и одном реакторе 75 м3.

Задача 237. Определить объем катализатора в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора, если производительность реактора составляет 12,5 т дихлорэтана в час, объемная скорость подачи хлорводорода 79 ч-1, выход дихлорэтана 95% по хлор водороду.

Скачать решение задачи 237

Задача 238. Определить объемную скорость подачи хлорводорода в реактор окислительного хлорирования этилена, если объем псевдоожиженного слоя катализатора в реакторе составляет 75 м3, а производительность установки равна 13 т дихлорэтана в час. Определить объемный расход воздуха для проведения процесса, если выход дихлорэтана равен 85% по хлорводороду.

Задача 239. Определить объемный расход этилена для установки окислительного хлорирования с объемом псевдоожиженного слоя 75 м3, если производительность 1 м3 катализатора составляет 170 кг дихлорэтана в час, а степень конверсии этилена равна 92,5%.

Задача 240. Определить массовый расход этиленовой фракции, массовая доля этилена в которой равна 96%, и технического хлорводорода (массовая доля хлорводорода 05%) для получения в час 570 кг этилхлорида, если его выход по этилену равен 90%, а мольное соотношение этилена и хлорводорода равно 1,05: 1.

Задача 241. Определить производительность установки по этилхлориду, если объем катализатора в реакторах ранен 4,1 м3, объемная скорость подачи смеси (хлорводород и этилен) составляет 100 ч^1, мольное соотношение НС1: С2Н4 равно 1,05:1, выход зтилхлорида 90% по этилену.

Задача 242. Определить объемные расходы технического хлора (объемная доля хлора 85%) и технического этилена (объемная доля этилена 92%) на установке производительностью 1500 кг дихлорэтана в час, если выход дихлорэтана равен 91% по хлору, а избыток этилена составляет 11% от стехиометрического. Определить расходные коэффициенты.

Задача 243. Определить затраты электролитического хлора (массовая доля хлора 95%) и этиленовой фракции массовая доля этилена 20%) для получения в час 2450 кг реакционной массы (массовая доля дихлорэтана 92%), если выход дихлорэтана составляет 91% по этилену, его избыток равен 11% от количества, необходимого дли проведения процесса. Определить также расходные коэффициенты.

Задача 244. Определить производительность установки по дихлорэтану, если в реактор хлорирования этилена подают I в час 1950 кг технического хлора (массовая доля хлора I 98%). Выход дихлорэтана составляет 95% по хлору. Определить расходный коэффициент по хлору.

Задача 245. Определить объемный расход этиленовой фракции (объемная доля этилена 92%) для получения в час 2000 кг дихлорэтана прямым хлорированием, если при хлорировании образуется трихлорэтан в количестве 5% от массы дихлорэтана, а степень конверсии этилена в дихлорэтан равна 91%.

Задача 246. Определить объемные расходы 96%-ного (объемные доли) пропилена и 98%-ного хлора для установки производительностью 1200 кг/ч по аллилхлориду, если выход аллилхлорида составляет 80% по хлору, а мольное соотношение пропилена и хлора равно 5:1.

Задача 247. Определить массовые расходы 97%-ного (массовые доли) пропилена и 98%-ного хлора для получения | в час 2380 кг аллилхлорида-сырца (массовая доля аллилхлорида 85%), если выход аллилхлорида составляет 80% по хлору, а мольное соотношение пропилена и хлора равно 5:1.

Задача 248. На установку производительностью 1100 кг аллилхлорида в час подают 1215 м3 96%-ного (объемные доли) пропилена. Определить мольное соотношение пропилена и хлора, если выход аллилхлорида составляет 80% по хлору.

Задача 249. На установку получения аллилхлорида подают в час 1080 кг пропилена (массовая доля пропилена 98%)- Определить производительность установки по аллилхлориду, если мольное соотношение пропилена и хлора равно 5:1, а выход аллилхлорида составляет 80% по хлору.

Задача 250. Определить тепловой эффект реакций образования

а) аллилхлорида
СН2=СН-СН3 + С12 -. СН2=СН-СН2С1 + НС1
б) 1,3-дихлорпропена-1
СН2=СН-СН3+2С1а -. СНС1=СН-СН2С1 + 2НС1

Задача 252. Определить количество теплоты, которое выделится при получении в час 2160 кг аллилхлорида-сырца, содержащего 82% аллилхлорида, 2% 2-хлорпропена-1 и 16% 1, 3-дихлорпропена-1, если тепловой эффект реакций образования равен: для аллилхлорида и 2-хлорпропена-1 103 кДж/моль, для 1,3-дихлорпропена-1 206 кДж/моль.

Задача 253. Определить расход теплоты, необходимой для предварительного нагревания в час 41000 кг пропилена от 20 до 40 °С. Определить также объемный расход топливного газа, необходимого для этой цели, если теплота его сгорания составляет 33100 кДж/м3, а удельная теплоемкость пропилена равна 1,6341 кДж/(кг-К).

Задача 254. Определить количество теплоты, которое выделится при образовании в час 1500 кг дихлорэтана-сырца методом прямого хлорирования этилена если массовая доля дихлорэтана в сырце составляет 92%, а тепловой эффект реакции равен 141 кДж/моль.

Скачать решение задачи 254

Задача 255. Определить количество теплоты, которое выделится при получении в час 12,5 т дихлорэтана методом окислительного хлорирования этилена, если тепловой эффект реакции равен 165 кДж/моль.

Задача 256. Определить часовой объемный расход охлаждающей воды для снятия выделяющейся теплоты в реакторе при получении в час 1440 кг дихлорэтана прямым хлорированием этилена, если тепловой эффект процесса равен ''00 кДж/моль, а охлаждающая вода в процессе теплообмена нагревается от 293 до 315 К.

Задача 257. Определить производительность установки по хлоропрену в процессе газофазного дегидрохлорирования 1,2-дихлорбутена-З, если в реактор поступает в час 5500 кг 1,2-дихлорбутена-З, а выход хлоропрена составляет 67% от теоретического.

Хлорирование и гидрохлорирование ацетилена

Pr-40. Определить производительность по 1,'1,2.2-тетрахлорэтану на установке хлорирования ацетилена, если на хлорирование подают в час 130 м3 осушенного ацетилена (массовая доля ацетилена 99,8%). Степень конверсии ацетилена в тетрахлорэтан 98%. Хлор подают на процесс в 5%-ном избытке От стехиометрического количества. Определить расходные коэффициенты.

Скачать решение задачи Pr-40

Pr-41. Определить число реакторов для получения винилхлорида, если на гидрохлорирование поступает в час 595 м3 хлорводорода. Объем катализатора в каждом реакторе 6 м3, производительность I м3 катализатора составляет 50 кг винилхлорида в час, выход винилхлорида 90% по хлорводороду.

Скачать решение задачи Pr-41

Pr-42. В трубчатую печь на пиролиз поступает в час 29 т дихлорэтана. Тепловая напряженность 1 м2 радиантной секции равна 37,2 кВт, количество переданной теплоты 1460 кДж на 1 кг образующегося винилхлорида, степень конверсии дихлорэтана в винилхлорид составляет 60%. Определить число труб радиантной камеры, если их длина равна 12,5 м, а диаметр 152X11 мм.

Скачать решение задачи Pr-42

Задача 258. Определить производительность установки по тетрахлорэтану на стадии хлорирования ацетилена, если на хлорирование подают в час 120 м3 осушенного ацетилена (массовая доля ацетилена 99,8%) а степень конверсии ацетилена в тетрахлорэтан равна 98%. Определить также расходный коэффициент ацетилена.

Задача 259. Определить производительность (по тетрахлорэтану) реактора-хлоратора для получения тетрахлорэтана методом жидкофазного хлорирования ацетилена, если расход электролитического хлора (массовая доля хлора 99%) составляет 235 м3/ч, а выход тетрахлорэтана 96% по хлору. Определить также расход хлора н.ч 1 т тетрахлорзтана.

Задача 260. Определить число стандартных реакторов хлораторов (общая высота 10400 мм, высота насадки 7000 мм, диаметр реактора 900 мм), если производительность 1 м3 реакционного объема составляет 198,7 кг тетрахлорэтана в час, а производительность всей установки 1,75 т тетрахлорэтана в час.

Задача 261. Определить число реакторов-хлораторов (общая высота 10400 мм, высота насадки 7000 мм, диаметр реактора 900 мм), если длительность хлорирования 2,5 ч, количество тетрахлорэтана, образующегося за 1 час, составляет 5520 кг, а плотность тетрахлорэтана равно 1600 кг/м3. Рабочей высотой считать высоту насадки.

Скачать решение задачи 261

Задача 262. Определить массовые расходы винилхлорида (массовая доля винилхлорида 99,9%) и испаренного хлора (массовая доля хлора 99,5%) для получения в час 1940 кг трихлорэтана-сырца, если выход трихлорэтан; оставляет 95% по винилхлориду. Определить также расходные коэффициенты.

Задача 263. Определить массовые расходы хлорводорода (массовая доля НС1 99,9%) и технического ацетилена массовая доля ацетилена 99,5%) для получения в час 7660 кг винилхлорида-сырца (массовая доля винилхлорида 92%), если выход винилхлорида составляет 99,6% по ацетилену, а хлорводород берут с 10%-ным избытком от стехиометрического количества.

Задача 264. Определить массовые расходы хлорводорода и ацетилена для установки производительностью 1800 кг винилхлорида в час, если массовые доли компонентов в контактном газе таковы: 94,8% винилхлорида, 4,2% хлорводорода, 0,6% дихлорэтана, и 0,4% ацетальдегида.

Задача 265. В трубчатом реакторе для получения винилхлорида гидрохлорнрованием ацетилена имеется 1069 труб диаметром 57X3,5 мм и длиной 3 м. Определить объемный расход ацетилена, если производительность 1 м3 реакционного объема равна 65 кг/ч, а выход винилхлорида 96% по ацетилену.

Задача 266. Определить число реакторов для получения винилхлорида, если на гидрохлорирование ацетилена поступает 475 м3 хлорводорода. Объем катализатора в каждом реакторе 6 м3, производительность 1 м3 катализатора 50 кг вииилхлорида в час, а выход винилхлориза составляет 90% по хлорводороду.

Задача 267. Радиантная секция печи пиролиза дихлорэтана состоит из 20 труб диаметром 152X11 мм и длиной 2,5 м. Определить суточную мощность печи по винилхлориду, если степень конверсии дихлорэтана в винилхлорид составляет 60%, выход винилхлорида 98,2%, а удельный расход дихлорэтана (на 1 м2 внутренней поверхности радиантных труб) 340. кг/ч. 

Задача 268. В трубчатую печь на пиролиз поступает в час 35 т дихлорэтана. Тепловая напряженность 1 м2 радиантной секции равна 37,2 кВт, количество переданной теплоты 1460 кДж на 1 кг образующегося винилхлорида. а степень конверсии дихлорэтана в винилхлорид равна 50%. Определить число труб радиантной секции, если их длина 12,5 м, а диаметр 152Х11 мм.

Задача 269. Определить число трубчатых реакторов для производства 2 т винилхлорида в час, если выход винилхлорида равен 98%по ацетилену, мольное соотношение С2Н2: НС1= 1 : 1,1, массовая доля хлорводорода в техническом сырье 97%, а нагрузка на аппарат по техническому хлорводороду составляет 268 кг/ч.

Задача 270. Определить массовую производительность по винилхлориду одного трубчатого реактора гидрохлоратора, если расход ацетилена (объемная доля ацетилена 99,5%) составляет 190 м3/ч, а степень конверсии ацетилена в винилхлорид равна 98%. Определить производительность 1 м3 катализатора, если в реакторе имеется 1100 трубок диаметром 57X3,5 мм и общей длиной 3000 мм.

Задача 271. Определить количество теплоты, которая выделится при гидрохлорировании ацетилена, если расход хлорводорода на гидрохлорирование составляет 410 м3/ч, степень конверсии хлорводорода в винилхлорид равна 88%, а тепловой эффект процесса составляет 109 кДж/моль.

Задача 272. Определить количество теплоты, выделяющейся при получении 1750 кг тетрахлорэтана в час, если тепловой эффект реакции равен 332 кДж/моль.

Скачать решение задачи 272

Задача 273. Определить количество тетрахлорэтана, необходимого для отвода теплоты реакции, выделяющейся в реакторах-хлораторах при получении в час 5500 кг тетрахлорэтана, если при этом тетрахлорэтан нагревается с 298 до 358 К, а его удельная теплоемкость равна 1,495кДж/(кг-К).

Задача 274. В реактор жидкофазного гидрохлорирования винилацетилена непрерывно поступает в час 1160 м3 технического хлорводорода (объемная доля хлорводорода 96%). Определить производительность установки по хлоропрену, если его выход составляет 75% по хлорводороду. Определить расход технического хлорводорода.

Задача 275. В реакторе жидкофазного гидрохлорирования винилацетилена, заполненном водным раствором хлоридов меди и аммония получают в час 550 кг хлоропрена. Определить массовые расходы хлорводорода и винилацетилена, если массовая доля хлорводорода в техническом сырье составляет 96%, а хлорводород расходуется с 10%-ным избытком от стехиометрического.

Задача 276. Определить производительность по реакционной массе, получаемой при гидрохлорировании 2000 кг винилацетилена в час, если степень конверсии винилацетилена в хлоропрен составляет 92%, длительность хлорирования 1 ч, плотность хлоропрена-сырца равна 960 кг/м3.

Задача 277. Определить производительность установки по хлоропрену в процессе жидкофазного гидрохлорирования винилацетилена, если съем с 1 м3 катализатора (водный раствор хлоридов меди и аммония) составляет 1360 кг хлоропрена в час, а объем катализаторной жидкости равен 3,3 мэ.

Хлорирование ароматических углеводородов

Pr-43. На установке хлорирования бензола производительностью по хлорбензолу 4100 кг/ч съем реакционной теплоты осуществляют за счет испарения части бензола. Определить количество теплоты, .выделяющейся при хлорировании, и количество испаренного бензола, если теплота его испарения в условиях процесса равна 392 кДж/кг. За счет испарения снимается 80% выделяющейся теплоты (тепловой эффект равен 201 кДж/моль).

Скачать решение задачи Pr-43

Задача 278. Определить массовый расход бензола на установке часовой производительностью 3600 кг хлорбензола-сырца (массовая доля хлорбензола 31 %), если степень конверсии бензола составляет 60%, а селективность по хлорбензолу равна 97%.

Скачать решение задачи 278

Задача 279. Определить массовый расход бензола на установке часовой производительностью 3600 кг хлорбензола-сырца, если он имеет следующий состав (в массовых долях): хлорбензол 31%, дихлорбензол 3%, трихлорбензол 0,5%, бензол - остальное. Количество испарившегося бензола 1,8 т на 1 т хлорбензола. Определить расходный коэффициент бензола (в расчете на хлорбензол).

Задача 280. Определить массовый расход бензола на установке производительностью 3600 кг хлорбензола в час, если состав реакционной массы следующий (массовые доли): бензол 66,5%, хлорбензол 31,2%; селективность по хлорбензолу 94%, количество теплоты, уносимой испарившимся бензолом, равно 700 кВт, а теплота испарения бензола 391,3 кДж/кг.

Задача 281. На установку хлорирования подают в час 18850 кг бензола. Определить производительность установки по хлорбензолу, если количество бензола в реакционной смеси равно 8700 кг (в час), количество теплоты, уносимой испарившимся бензолом, 780 кВт, теплота испарения бензола в условиях процесса 31 кДж/моль, а селективность по хлорбензолу 94%.

Задача 282. На установку производительностью 4100 кг хлорбензола в час подают 19 т бензола. Определить количество испаренного бензола, если количество бензола в реакционной смеси равно 8800 кг/ч, а селективность по хлорбензолу составляет 93%.

Задача 283. На установку производительностью 3600 кг хлорбензола в час подают 17,5 т бензола. Определить селективность по хлорбензолу, если количество бензола в реакционной смеси равно 8420 кг/ч, количество теплоты, снимаемой испаряющимся бензолом, 700 кВт, а теплота испарения бензола в условиях процесса 392 кДж/кг.

Задача 284. Определить производительность (по хлорбензолу) установки хлорирования бензола, если на хлорирование подают в час 730 кг технического хлора (массовая доля хлора 96,8%), а выход хлорбензола составляет 95%. Определить также расход технического хлора.

Задача 285. Определить производительность (по хлорбензолу) установки хлорирования бензола, если на хлорирование подают в час 18500 кг осушенного бензола, степень конверсии бензола составляет 43%, а селективность по хлорбензолу 96%.

Задача 286. Определить тепловой эффект хлорирования бензола с получением хлорбензола и на основании полученных данных рассчитать количество теплоты, выделяющейся при получении в час 3800 кг хлорбензола-сырца (массовая доля хлорбензола 31%), и количество испаренного бензола, если теплота испарения бензола в условиях процесса равна 30,5 кДж/моль. Энергия связей: 412 кДж/моль для С-Н, 327 кДж/моль для С-С1, 427 кДж/моль для Н-С1, 239 кДж/моль для С1-С1.

Задача 287. Определить объемный расход технического хлора (объемная доля хлора 96%) для получения в час 4700 кг бензилхлорида-сырца из толуола, если выход бензилхлорида-сырца составляет 85% по хлору. Определить массовый расход толуола и рассчитать расходные коэффициенты (без учета возврата толуола), если толуол на реакцию подают с 15%-ным избытком от стехиометрического количества.

Задача 288. Определить число реакторов (объем 6,3 м3, коэффициент заполнения 0,75) для получения в час 4640 кг бензилхлорида-сырца, если длительность хлорирования толуола 2 ч, а плотность реакционной массы 987 кг/м3.

   

Гутник примеры и задачи по технологии орг синтеза часть 4

Производство стирола и его гомологов

Pr-25 Дегидрирование этилбензола проводят в адиабатическом двухступенчатом реакторе производительностью 15625 кг стирола в час. В каждой ступени реактора объем катализатора одинаков, что обеспечивается равной высотой его слоя (1,5 м). При объемной скорости жидкого этилбензола 0,5 ч-1 степень его конверсии за один проход составляет 60%- Определить внутренний диаметр реактора, если селективность по стиролу равна 82,6% в расчете на разложенный этилбензол. Плотность жидкого этилбензола принять 867 кг/м3.

Скачать решение задачи Pr-25

Задача 162. Стирол получают дегидрированием этилбензола в трубчатом изотермическом -реакторе производительностью 315 кг стирола в час. В реакторе имеются 92 трубы внутренним диаметром 100 ,мм и длиной по 3 од. Определить степень конверсии этилбензола за один проход. Объемная скорость жидкого этилбензола 0,42 ч"1, его плотность 867 кг/м3, селективность по стиролу 85%.

Задача 163. На установку для производства стирола, включающую ряд параллельных трубчатых реакторов, поступает в час 10250 кг паро-сырьевой смеси с мольным соотношением водяной пар : этилбензол = 8 : 1. Каждый реактор имеет 26 труб внутренним диаметром 185 мм и длиной по 3 м. Определить число реакторов, если производительность 1 м3 катализатора равна 138 кг стирола в час, а степень конверсии этилбензола в стирол за один проход составляет 33,9 %

Задача 164. Дегидрирование этилбензола до стирола проводят в шахтном адиабатическом реакторе внутренним диаметром 4,8 м. Высота слоя катализатора 3 м. В реактор поступает в час 100500 кг паро-сырьевой смеси с мольным соотношением водяной пар : этил бензол = 17 : 1. Определить производительность 1 м3 катализатора, если степень конверсии этилбензола за один проход равна 40%; а селективность по стиролу 89%.

Скачать решение задачи 164

Задача 165. Стирол получают дегидрированием этилбензола в двухступенчатом адиабатическом реакторе внутренним диаметром 5,5 м и высотой слоя катализатора в каждой ступени 1,55 м. В реактор поступает паро-сырьевая смесь с мольным соотношением водяной пар : этилбен-зол=18: 1. В этих условиях степень конверсии этилбензола за один проход составляет 59%-, а селективность по стиролу 85%. Определить расход водяного пара на 1 т образующегося стирола, если объемная скорость жидкого этилбензола равна 0,49 ч-1, а его плотность 864 кг/м3.

Задача 166. Стирол получают дегидрированием этилбензола в двухступенчатом адиабатическом реакторе, внутренний диаметр которого 5,5 м, а высота слоя катализатора в каждой ступени 1,55 м. Паро-сырьевая смесь поступает на дегидрирование с мольным соотношением водяной пар : этил бензол = 17,4 : 1. В этих условиях степень конверсии этилбензола за один проход составляет 60%. Определить суточный расход водяного пара, если селективность по стиролу равна 86,6%, а производительность 1 м3 катализатора составляет 212 кг стирола в час.

Скачать решение задачи 166

Задача 167. В двухступенчатый адиабатический реактор на дегидрирование до стирола поступает в час 125270 кг паро-сырьевой смеси с массовым соотношением водяной пар : этилбензол = 3 : 1. После первой ступени контактный газ, массовая доля стирола в котором равна 6,4%, нагревают в межступенчатом подогревателе на 62 К перегретым водяным паром. Определить секундный расход пара, если степень конверсии этилбензола за один проход через катализатор в первой ступени реактора равна 30%, селективность процесса по стиролу 85,5%, удельная теплоемкость контактного газа 2,74 кДж/(кг-К). Энтальпия греющего пара в процессе теплообмена изменяется на 230 кДж/кг.

Задача 168. Стирол получают дегидрированием этилбензола 6 двухступенчатом адиабатическом реакторе производительностью 15400 кг стирола в час. В реактор поступает парогазовая смесь с мольным соотношением водяной пар : этилбензол= 17,5 : 1. В этих условиях степень конверсии этилбензола за один проход равна 60%, а селективность процесса 86%. Определить разность температур между верхним и слоем катализатора в первой ступени реактора, если здесь образуется 48% всего получаемого стирола. Удельная теплоемкость парогазовой смеси 2,45 кДж/(кг-К), тепловой эффект процесса 1185 кДж на 1 кг превращенного этилбензола. Теплопотерями в реакторе пренебречь.

Задача 169. Стирол получают дегидрированием этилбензола в двухступенчатом адиабатическом реакторе с радиальным вводом сырья. Производительность 540 т стирола в сутки. Катализатор в реакторе размещен в кольцевом зазоре между двумя коробками круглого сечения, вставленными друг в друга по типу «труба в трубе». Внутренний диаметр наружной коробки 3,1 м, наружный диаметр внутренней коробки 1,2 м. Определить высоту слоя катализатора в одной ступени реактора, если степень конверсии этилбензола за один проход составляет 60%, селективность процесса 85,5%, объемная скорость жидкого этилбензола в каждой ступени 1 ч~, а плотность этилбензола 864 кг/м3.

Задача 170. Стирол получают дегидрированием этилбензола в двухступенчатом адиабатическом реакторе производительностью 15600 кг стирола в час. В процессе дегидрирования выход стирола составляет 51% в расчете на пропущенный этилбензол. Перед поступлением в первую ступень реактора смешивают этилбензол с водяным паром, который вносит 55% общего количества теплоты, необходимой для нагревания этилбензола на 61 К для его испарения при 136,2°С (теплота испарения 339 кДж/кг) и перегрева паров до 165 °С. Определить площадь поверхности теплообмена испарителя, если удельная теплоемкость равна: для жидкого этилбензола 2 -кДж/(кг-К), а для его перегретых паров 1,7 кДж/(кг-К). Коэффициент теплопередачи 59 Вт/(м2-К), средний температурный напор 61 К.

Задача 171. В двухступенчатый адиабатический реактор для получения стирола в час поступает на дегидрирование 125800 кг паро-этилбензольной смеси с массовым соотношением водяной пар : этил бензол = 3 : 1. В процессе дегидрирования при степени конверсии этилбензола за один проход, равной 59,5%, и селективности 86,5% образуется контактный газ, массовая доля стирола в котором равна 10,5%. Теплоту контактного газа используют в котле-утилизаторе, где вырабатывают водяной пар с давлением 0,65 МПа и теплотой парообразования 2066 кДж/кг. Определить суточное количество образующегося водяного пара, если контактный газ охлаждается на 415 К, а его средняя удельная теплоемкость равна 1,73 кДж/(кг-К).

Pr-26 В шахтный адиабатический реактор в час поступает на дегидрирование до а-метилстирола 6240 кг паро-изопропилбензольной смеси с мольным соотношением водяной пар : изопролнлбензол 17,6:1. В этих условиях степень конверсии изопропилбензола за один проход через катализатор равна 45%, а селективность по а-метилстиролу 83%. Определить число трубчатых изотермических реакторов, необходимых для обеспечения заданной производительности установки, если число труб в таком реакторе 26, длина трубы 3 м, внутренний диаметр ее 185 мм. Производительность 1 м3 катализатора принять равной 97 кг а-метилстирола в час.

Скачать решение задачи Pr-26

Задача 172. Производительность установки, равная 3875 кг а-метилстирола, получаемого дегидрированием изопропилбензола в час, обеспечивается работой шести параллельных шахтных адиабатических реакторов с объемом катализатора в каждом 6,5 м3. Определить объемную •скорость жидкого изопропилбензола на входе в реактор, если степень конверсии изопропилбензола равна 46%, селективность по а-метилстиролу 85%, плотность жидкого изопропилбензола 862 «г/м3.

Задача 173. Производительность установки дегидрирования изопропилбензола, состоящей из нескольких параллельных шахтных адиабатических реакторов, составляет 4100 кг а-метилстирола в час. На установку при объемной скорости 0,3 ч^1 по жидкому изопропилбензолу поступает паро-изопропилбензольная смесь, массовая доля изопропилбензола в которой равна 25%. В этих условиях степень конверсии изопропилбензола за один проход равна 45,5%, а селективность процесса 84,4% по целевому продукту. Определить число реакторов для обеспечения заданной производительности, если -внутренний диаметр реактора 2,6 м, высота слоя катализатора 1,13 м, а плотность жидкого изопропилбензола 862 «г/и3. Определить также часовую нагрузку каждого реактора по водяному пару.

Задача 174. Производительность шахтного адиабатического реактора по а-метилстиролу, получаемому дегидрированием изопропилбензола, составляет 650 кг/ч. В реактор поступает паро-изопропилбензольная смесь с массовым соотношением водяной пар : изопропилбензол, равным 3,2: 1. В этих условиях селективность по а-метилстиролу равна 83,5%. Определить степень конверсии изопропилбензола за один проход через реактор, если тепловой эффект процесса равен 1010 кДж на 1 кг превращенного изопропилбензола, удельная теплоемкость паро-сырьевой смеси 2,85 кДж/(кг-К), а разность температур между верхним и нижним слоями катализатора в реакторе 38 К.

Задача 175. Производительность шахтного адиабатического реактора для дегидрирования изопропилбензола составляет 680 кг а-метилстирола в час. Перед дегидрированием изопропилбензол испаряют, смешивают с -водяным паром (15% от массового расхода изопропилбензола), используемым в качестве транспортирующего агента, перегревают и подают в штуцер смесителя реактора (внутренний диаметр патрубка в смесителе равен 350 мм). Определить скорость паров изопропилбензольной шихты в н сечении патрубка, если степень конверсии изопропилбензола за один проход через реактор равна 46%, селективность процесса 86%, а плотность паров изопропилбензольной шихты в условиях процесса 1,45 кг/м3.

Задача 176. Дегидрирование изопропилбензола до а-метилстирола проводят в шахтном адиабатическом реакторе внутренним диаметром 2,6 м и высотой слоя катализатора 1,13 м. Из реактора уходит контактный газ, массовая доля а-метилстирола в котором равна 10,7%, а плотность 0,5 кт/м3 в условиях процесса. Определить диаметр патрубка штуцера" для выхода контактного газа (скорость в сечении 11 м/с), если степень конверсии изопропилбензола за один проход равна 46,5%, селективность процесса 85,7%, объемная скорость жидкого изопропилбензола 0,4 ч-1, а его плотность 863 кг/м3.

Скачать решение задачи 176

Задача 177. В шахтном адиабатическом реакторе, внутренний диаметр которого 3 м, а высота слоя катализатора 1,2 м, дегидрированием изопропилбензола получают ч-метилстирол. Производительность 1 м3 катализатора а-метилстиролу составляет 105 кг/ч. Из реактора при 560°С уходит контактный газ, объемная доля а-метилстирола в котором равна 2,2%, плотность равна 0,94 кг/м3, а удельная теплоемкость 1,75 кДж/(кг-К). Теплоту контактного газа на 85% используют в котле-угилизаторе, где за счет охлаждения газа до 170°С генерируется водяной пар с давлением 0,6 МПа и теплотой парообразования 2075 кДж/кг. Определить количеств водяного пара, образующегося в котле-утилизаторе.

Скачать решение задачи 177

Задача 178. В шахтный адиабатический реактор, производительность которого равна 685 кг а-метилстирола в час, поступают в час 2000 кг изопропилбензола и водяной пар в массовом соотношении к изопропилбензолу 3,1 : 1. В результате эндотермических реакций поглощается 1010 кДж теплоты на 1 кг превращенного изопропилбензола, что определяет разность температур между верхним н нижним слоями катализатора в реакторе, равную 36 К. Определить селективность процесса по а-метилстиролу, если удельная теплоемкость паро-сырьевой смеси равна 2,81 кДж/(кг-К).

Задача 179. В двухступенчатый адиабатический реактор для получения а-метилстирола поступает в час 117500 кг паро-сырьевой смеси с массовым соотношением водяной пар изопропилбензол, равным 3: 1. Пройдя первую ступень реактора, контактный газ, массовая доля а-метилстирола в котором равна 3,64%, подогревается на 35 К в межступенчатом подогревателе. Определить площадь поверхности теплообмена подогревателя, если степень конверсии изопропил бензола в первой ступени реактора равна 30%, селективность 86,5%, удельная теплоемкости контактного газа 2,35 кДж/(кг*К.), коэффициент тепли! передачи 59 Вт/(м2-К), а средний температурный напор 47 К.

Задача 180. Дегидрирование изопропилбензола проводят м двухступенчатом адиабатическом реакторе с подогревом контактного газа на 36 К в межступенчатом подогревателе (число труб 4001, длина трубы 6 м, диаметр трубы 24 мм). Теплообмен осуществляется при среднем температурном напоре 46 К и коэффициенте теплопередачи 57 Вт/(м2-К). Объемная доля а-метилстирола в контактном газе 1,77%, а его объемная теплоемкость 1,97 кДж/(м3-К). Определить часовую объемную нагрузку реактора по жидкому изопропилбензолу, если его плотность равна 864 кг/м3.

Задача 181. В адиабатический двухступенчатый реактор на дегидрирование до а-метилстирола поступает в час 120 т паро-сырьевой смеси с мольным соотношением водяной пар: изопропилбензол, равным 20:1. В процессе дегидрирования в первой ступени реактора образуется контактный газ, объемная доля а-метилстирола в котором равна 2,48%. Этот газ при 550 °С и избыточном давлении 0,08 МПа поступает в трубы межступенчатого подогревателя (площадь сечения трубного пространства 1,14 м2, длина трубы 6 м), где его температура повышается на 30 К. Определить время пребывания контактного газа в трубах подогревателя, если выход а-метилстирола равен 53% в расчете на пропущенный изопропилбензол за один проход через реактор.

Pr-27. Дивинилбензол получают дегидрированием диэтилбензола в трубчатом изотермическом реакторе с числом труб 193 (диаметр трубы 89X4,5 мм, длина 3,6 м). Трубы заполнены катализа тором, производительность которого по дивинилбензолу равна 110 кг/(м3-ч). Определить нагрузку реактора по водяному пару, если мольное соотношение водяного пара и диэтилбензола на входе равно 13,4 : 1 степень конверсии диэтилбензола за один проход через реактор равна 42,5%, а селективность по дивинилбензолу 90%.

Скачать решение задачи Pr-27

Задача 182. Дивинилбензол получают дегидрированием диэтилбензола в трубчатом изотермическом реакторе с телом труб 797 (диаметр трубы 89X4,5 мм, длина 3 м). II трубы, заполненные катализатором, поступает в час 10500 кг паро-сырьевой смеси с мольным соотношением водяной пар : диэтилбензол, равным 14:1. В этих условиях степень конверсии диэтилбензола за один проход через реактор равна 42%, а селективность процесса по дивинилбензолу 88%. Определить производительность 1 м3 катализатора по целевому продукту.

Задача 183. Дивинилбензол получают дегидрированием диэтилбензола в трубчатом изотермическом реакторе с шелом труб 191 (диаметр трубы 89X4,5 мм, длина 2,5 м). Степень конверсии диэтилбензола за один проход через реактор равна 41,4%, селективность процесса 10%. В этих условиях из реактора уходит контактный гл:), массовая доля дивинилбензола в котором равна 2,3%, а доля винилэтилбензола 5,5%. Определить часовую массовую производительность по винилэтилбензолу, если объемная скорость жидкого диэтилбензола на входе 0,4 ч-1, а его плотность 865 кг/м3.

Задача 184. Дегидрирование диэтилбензола осуществляют п.ч установке производительностью 4500 кг дивинилбензола в час. Перед дегидрированием диэтилбензол нагревают на 74 К, испаряют (теплота испарения 356 кДж/кг) и перегревают от 180 до 600 °С за счет сжигания топливного газа в межтрубном пространстве испарителя. Теплота сгорания газа 46*103 кДж/м3, к. п. д. топки 0,7. Определить часовой объемный расход топливного газа, если выход дивинилбензола равен 52% и расчете на пропущенный диэтилбензол, удельная тепло емкость жидкого диэтилбензол а 1,88 кДж/(кг-К), а его перегретых паров 2,6 кДж/(кг-К).

Задача 185. На установку дегидрирования диэтилбензол а до дивинилбензола поступает в час 24000 кг паро-сырьевом смеси. Перед дегидрированием диэтилбензол нагревают на 75 К, испаряют его при температуре кипения (теплота испарения 355 кДж/кг) и перегревают от 180 до 600 °С, на что затрачивают 320 м3 топливного газа и час. Теплота сгорания газа 45-103 кДж/кг, к. п. д. топки 0,73. Определить мольное соотношение водяной пар : диэтилбензол в паро-сырьевой смеси на входе, если удельная теплоемкость жидкого диэтилбензола равна 1,9 кДж/(кг-К), а его перегретых паров 2,62 кДж/(кг-К)

Задача 186. Дивинилбензол получают дегидрированием диэтилбензола в шахтном адиабатическом реакторе. дегидрирование поступает в час 6500 кг паро-сырьевой смеси с массовым соотношением диэтилбензол : водяном пар, равным 1:3. В этих условиях степень конверсии диэтилбензола за один проход через реактор составляет 43%. В результате эндотермических реакций разности температур между верхним и нижним слоями катализатора достигает 38 К. Определить тепловой эффект эндо термических реакций (в кДж на 1 кг превращенной диэтилбензола), если удельная теплоемкость паро-сырьевой смеси равна 3,4 кДж/(кг-К).

Скачать решение задачи 186

Задача 187. Дивинилбензол получают дегидрированием диэтилбензола в шахтном адиабатическом реакторе, внутренний диаметр которого 2,8 м, а высота слоя катализатора 1,6 м. В реактор поступает паро-сырьевая смесь мольным соотношением диэтилбензол : водяной пар. равным 1 : 22. В этих условиях выход дивинилбензола составляет 364% в расчете на пропущенный диэтилбензол В результате дегидрирования (при средней температур 583,5°С и давлении 75 кПа) образуется контактный газ массовая доля водяного пара в котором равна 76% плотность газа 0,98 кг/м3. Определить скорость контактного газа в сечении реактора, если производительность 1 м3 катализатора равна 112 кг дивинилбензола в час

   

Cтраница 3 из 10

Яндекс.Метрика Rambler's Top100