Задача №36

Вариант 2

Расчет материального и теплового баланса процесса получения этилацетата методом дегидрирования этанола

1.  На основании краткого описания процесса составить и опи­сать схемы производства: функциональную; операторную и техно­логическую.

2.  Вычислить недостающие для баланса данные.

3.  Составить таблицу материального баланса.

4.  Рассчитать технологические характеристики процесса, в том числе производительность, пропускную способность, конверсии реагентов, селективность образования целевого продукта, выход продукта в расчете на поданное и превращенное сырье, теоретичес­кие и практические расходные коэффициенты.



Исходные данные

Вариант


2

Пропускная способность по этанолу, т/сут

25

Потери этилацетата, % мас.

1,5

Состав технического этанола, % мас.:

этанол

96

диэтиловый эфир

3

вода

1

Условия реакции:

температура, "С

250

давление, атм

1

Температурная зависимость Кр

= + 4,66

Степень достижения равновесия

0,98


Описание процесса

Дегидрирование этанола проводят в трубчатом реакторе, обогреваемом топочными газами. Этот же теплоноситель используют для испарения этанола и перегрева его паров до 250-300єС. Пары спирта проходят слой катализатора в трубах реактора, превращаясь в ацетальдегид, который тут же конденсируется в этилацетат:

Контактные газы охлаждают, в сепараторе отделяют водород от органических продуктов. Сконденсированные углеводороды направляют на ректификацию, где выделяют непревращенный этан возвращаемый в процесс и товарный этилацетат.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?
Принципиальная схема производства

Рисунок 1 – Операторная схема производства этилацетата методом дегидрирования этанола

Рисунок 2 – Функциональная схема производства этилацетата методом дегидрирования этанола

Рисунок 3 – Технологическая схема производства этилацетата методом дегидрирования этанола: 1 – испаритель; 2 – подогреватель; 3 – реактор 4 – холодильник; 5, 6 – конденсатор; 7 – ректификационная колонна.

3. Стехиометрическое уравнение реакции

4. Расчет материального  баланса

Решаем уравнение изотермы реакции синтеза для константы равновесия.

= + 4,66

Рассчитываем для Т =250 + 273 = 523К

= + 4,66 = 0,64, откуда



Компоненты

 

кмоль

кг

кмоль

Р

кмоль

кг

2

46•2=92

2 -2 х

2– 2*0,92= 0,16

0,16  • 46= 7,36

0

0

х

0,92

0,92 • 88 = 80,96

0

0

2 х

2*0,92=1,84

1,84•2 =3,68

итого

2

92

2+х

р

2,92

92

Подставив в уравнение изотермы, получаем:

4,41 =

х = 0,94 кмоль, учитывая степень достижения равновесия, получаем: 0,94*0,98=0,92кмоль/ч

Пропускная способность по этанолу:

Состав технического этанола:

1041,67 кг/ч этанол тех.  - 100%

х кг /ч  этанол -96% 

  = - количество этанола

1041,67 кг/ч этанол тех.  - 100%

х кг  - диэтиловый эфир - 2% 

= - количество  диэтилового эфира

1041,67 кг/ч этанол тех.  - 100%

х кг  - вода - 3%  = - количество воды

По таблице равновесия находим количество непревращенного этанола:

1000 кг/ч –этанол -92

Х кг/ч – этанол непревр – 7,36

= -количество непревращенного этанола

Тогда превращенного этанола: 1000-80=920кг/ч.

По реакции находим массы остальных компонентов:

920 кг/ч – этанол превр - 92

х кг/ч –этилацетат -88

= -количество этилацетата

Потери составят: 880*0,015=13,2кг/ч

Тогда получено этилацетата с учетом потерь 880-13,2=866,8кг/ч

920 кг/ч – этанол превр - 92

Х кг/ч – водород - 4

= -количество получ. водорода

Материальный баланс

Приход

Расход

Компоненты

кг

Компоненты

кг

%масс.

1

Этанол технич.

1041,67

1

Этилацетат

866,8

83,21

1.1.

Этанол

1000

2

Водород

40

3,84

1.2.

Диэтиловый эфир

31,25

3

Этанол непревр.

80

7,68

1.3.

Вода

10,42

4

Диэтиловый эфир

31,25

3,00

5

Вода

10,42

1,00

6

Этилацетат потери

13,2

1,27

Итого

1041,67

Итого

1041,67

100,00


Технологические и технико-экономические показатели

а) производительность 866,8кг/ч

пропускная способность по этанолу 1041,67кг/ч

б) выход этилацетата на поданный и превращенный этанол

1000кг/ч  этанол–  92

х кг/ч  этилацетат –  88

Gт =956,52кг/ч

920кг/ч  этанол–  92

х кг/ч  этилацетат –  88

Gт =880кг/ч

в)теоретический и фактический расходные коэффициенты по сырью.

  теоретические:

фактические:

г) конверсия этанола

Список использованной литературы

Бесков, химическая технология: учебник /.-М.:Академкнига,2005.-452с. Лебедев, и технология основного органического синтеза/ .-М. Химия, 1988.-582с. Общая химическая технология: в 2ч.: учеб. для вузов/ ред. – 4-е изд.,перераб. И доп. – М.: Высш. шк. – 1984.- 519с. Краткий справочник физико-химических величин. Издание девятое/ Под ред. и . – СПб.: Специальная  Литература, 1998. –232с.: ил. , , Батыршин химическая технология:материальный баланс химико-технологического процесса: Учебное пособие для вузов. – М.; Университетская книга; Логос. – 264с. Расчеты химико-технологических процессов: Учебное пособие для

вузов/, , и др.;под ред. – 2-е изд.,перераб. и доп. – Л.: Химия, 1982.-248 с.,ил.

7. Общая химическая технология: Учеб. для вузов/ , , . – 3-е изд., перераб. – М.:ИКЦ «Академкнига», 2003.-528 с.