Задачи по ОХТ

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.

Скачать решение задачи 193

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.

 Скачать решение задачи 196

 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.

Скачать решение задачи 214

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%.

Скачать решение задачи 217

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.

Скачать решение задачи 291

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.

Скачать решение задачи 299

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).

Скачать решение задачи 309

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.

Скачать решение задачи 314

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.

Скачать решение задачи 315

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.

Скачать решение задачи 317

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%.

Скачать решение задачи 360

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.

Скачать решение задачи 361

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 %.

Скачать решение задачи 362

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.

Скачать решение задачи 368

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.

Скачать решение задачи 371

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%.

Скачать решение задачи 372

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%.

Скачать решение задачи 373

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.

Скачать решение задачи 378

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 %.

Скачать решение задачи 381

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%.

Скачать решение задачи 382

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).

Скачать решение задачи 430

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.

Скачать решение задачи 436

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.

Скачать решение задачи 452

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.

Скачать решение задачи 455

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.

Скачать решение задачи 458

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.

Скачать решение задачи 463

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.

Скачать решение задачи 469

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.

   

Термодинамические и кинетические основы химического процесса

Пример 1-1. Используя термодинамические данные, рассчитать константу равновесия газофазной реакции гидратации этилена при температуре 300 С (573 К):

Пример 1-2. При исследовании реакции разложения аммиака на вольфраме

Рисунок 1.1 Значения температуры при 1 – 900; 2 - 1100

при различных температурах получены следующие зависимости времени полупревращения т0,5 от наального давления паров аммиака ро (продукты разложения при т = 0 отсутствуют):
Определить порядок реакции и энергию активации.

Пример 1-3. При исследовании реакции взаимодействия трифенилметилхлорида с метанолом в безводном бензоле в присутствии пиридина при температуре 25°С, начальной концентрации трифенилметилхлорида 0,106 кмоль-м-3 и начальной концентрации метанола 0,054 кмоль-м-3 были получены следующие данные:

Определить константу скорости реакции и построить график зависимости скорости реакции от времени.

Пример 1-4. При проведении реакции изомеризации этилового эфира ацетилуксусной кислоты было экспериментально установлено, что мольная доля енолыюй формы изменяется со временем следующим образом и при равновесии равна 0,078. Определить k.

Пример 1-5. Реакция проводится в среде абсолютного этанола.

Для опыта было взято 20 см3 0,1 н. раствора исходной кислоты. Полученные данные приведены ниже: Определить константы скорости реакции k1 и k2

 

 

Пример 1-6. При проведении газофазной реакции разложения тетрагидрофурана Оыла получена следующая зависимость скорости реакции
в начальный момент (dp/dт)макс от начального давления тетрагидрофурана р0:
При различных температурах получены следующие значения т05 в зависимости от р0:

Определить порядок реакции и величину энергии активации.

Пример 1-7. Реакция окисления этилена кислородом воздуха в присутствии катализатора (серебра):



проходит в реакторе непрерывного действия при Т = 533 К и атмосфером давлении. Известно, что газовый поток, поступающий в реактор, содержит 5% (мол.) этилена и 95% (мол.) воздуха. При данных условиях 50% этилена окисляется до окиси этилена и 40% этилена сгорает. Рассчитать тепловой эффект реакции, отнесенный к 1 моль этилена.

   

Cтраница 6 из 10

Яндекс.Метрика Rambler's Top100