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 : F2 = 2:1)и производительность по перфторгептану, если его выход составляет 62% от теоретического по гептану.
Скачать решение задачи Pr-44 (цена 100р)
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 Н2 : F2 равно 2:1) и производительность по перфторантрацену, если его выход составляет 43% от I теоретического по антрацену.
Скачать решение задачи 290 (цена 100р)
Задача 291. На установку газофазного каталитического фторирования поступает 1500 кг трифторметил бензол а (C6Н6СF3) в час. Определить объемный расход азото-фторидной смеси (объемное соотношение Н2 : F2 равно 2:1) и производительность по перфтортолуолу, если его I выход составляет 85% от теоретического по трифторметилбензолу.
Скачать решение задачи 291 (цена 100р)
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 (цена 100р)
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 (цена 100р)
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%.
Скачать решение задачи 302 (цена 100р)
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%.
Скачать решение задачи 303 (цена 100р)
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%.
Скачать решение задачи 304 (цена 100р)
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 суточную 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%.
Скачать решение задачи 305 (цена 100р)
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%. В 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 на один проход, если высота слоя катализатора на каждой полке равна 710 мм.
Скачать решение задачи 308 (цена 100р)
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 за 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 (цена 100р)
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 (цена 100р)
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.
Скачать решение задачи 310 (цена 100р)
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%.
Скачать решение задачи 312 (цена 100р)
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%.
Скачать решение задачи 313 (цена 100р)
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 (цена 100р)
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 (цена 100р)
Задача 316. Реактор синтеза метанола заполнен низкотемпературным катализатором СНМ-1 (60 м3), производительность 1 м3 которого равна 6,24 т метанола в сутки, для 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 в 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 (цена 100р)
Задача 318. Производительность реактора синтеза метанола при низком (5 МПа) давлении равна 384 т метанола в сутки. 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%.
Скачать решение задачи 318 (цена 100р)
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%.
Скачать решение задачи 319 (цена 100р)
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 (цена 100р)
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.
Скачать решение задачи 324 (цена 100р)
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 100 кДж/моль). Определить нагрузку реактора по синтез-газу, если степень его конверсии равна 8%, селективность по метанолу 90%, а теплота парообразовании 1712 кДж/кг.
Скачать решение задачи 325 (цена 100р)
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 температура поступающего газа 90°С.
Скачать решение задачи 326 (цена 100р)
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 (цена 100р)
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%.
Скачать решение задачи 327 (цена 100р)
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.
Скачать решение задачи 329 (цена 100р)
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 (цена 100р)
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,