Потери пропилена % масс. От производительности установки 1,0

5. Потери пропилена % масс. От производительности установки 1,0

6. Концентрация технического  (% об.) 100

7. Концентрация технического  (%об.) (примесь-азот) 95

8. Конверсия пропилена (%) 100

Решение:

 

Материальный баланс:

	приход		расход
	кг/ч	кмоль/ч	кг/ч	кмоль/ч
C3H6 CH2CНСОН (СН3)2СО СН3СН2СНО О2 N2 Н2О	2507,4 - - - 1702,24 26115,32 -	59,7 - - - 53,195 932,69 -	25,07 2647,66 514,33 171,33 - 26115,32 851,04	0,6 47,28 8,87 2,95 - 932,69 47,28
	Σ1=30324,96		Σ2 = 30324,75

Молярные массы веществ:

Mr(C₃H₆)=12*3+1*6=42 кг/кмоль

Mr(CH₂СНСОН)=12*3=1*4+16=56 кг/кмоль

Mr((CH₃)₂СО)=12*3+1*6+16=58кг/кмоль

Mr(CH₃СН₂СОН)=12*3+1*6+16 = 58кг/кмоль

Mr(О₂)=16*2 = 32 кг/кмоль

Mr(N₂) = 14*2 = 28 кг/кмоль

m(смеси) = 80 *100/24= 3333,33 кг/ч

Состав безводной реакционной смеси:

CH₂СНСОН – 80 % моль Mr(CH₂СНСОН) = 56 кг/моль

(CH₃)₂СО – 15 % моль Mr((CH₃)₂СО) = 58 кг/моль

CH₃СН₂СОН – 5 % моль Mr(CH₃СН₂СОН) = 58 кг/моль

Найдем массовый процентный состав

w_мас (CH₂СНСОН) = 4480/5640 * 100% = 79,43 %

w_мас((CH₃)₂СО) = 870/5640 * 100% = 15,43 %

w_мас (С₂Н₅СОН) = 290/5640 * 100% = 5,14 %

Состав 3333,33 реакционной смеси

CH₂СНСОН – 79,43 % масс m₁(CH₂СНСОН) = 2647,66 кг/ч

CH₃СН₂СОН – 15,43 % масс m₂ (CH₃СН₂СОН) = 514,33 кг/ч

С₂Н₅СОН – 5,14 % масс m₃(С₂Н₅СОН) = 171,33 кг/ч

ν(CH₂СНСОН) = 2647,66/56 = 47,28 кмоль/ч

ν(CH₃СН₂СОН) = 514,33/58 = 8,87 кмоль/ч

ν(С₂Н₅СОН) = 171,33/58 = 2,95 кмоль/ч

1 реакция

ν₁(C₃Н₆) = ν(CH₂СНСОН) = 47,28 кмоль/ч

ν₁(O₂) = ν₁(C₃Н₆) = 47,28 кмоль/ч

ν₁(H₂O) = ν₁(C₃Н₆) = 47,28 кмоль/ч

m(H₂O) = 4747,28 * 18 = 851,04 кг/ч

2 реакция

ν₂(C₃Н₆) = ν(CH₃СН₂СОН) = 8,87 кмоль/ч

ν₂(O₂) = 1/2 ν₂(C₃Н₆) = 4,44 кмоль/ч

3 реакция

ν₃(C₃Н₆) = ν(С₂Н₅СОН) = 2,95 кмоль/ч

ν₃(O₂) = 1/2 ν(С₂Н₅СОН) = 1,475 кмоль/ч

Общее количество затраченного кислорода

ν₀(O₂) = ν₁+ν₂+ν₃ = 53,195 кмоль/ч

m₀ (O₂) =53,1995* 32 = 1702,24 кг/ч

Общее количество прореагировавшего пропилена

ν₀(C₃Н₆) = 59,1 кмоль/ч m₀ (C₃Н₆) = 59,1*42 = 2482,2 кг/ч

Конверсия пропилена 100 % поэтому весь пропилен реагирует и его не остается. Количество пропилена с учетом потерь 1 % масс

m₀ (C₃Н₆) – (100-1)%

m (C₃Н₆) – 100 %

m (C₃Н₆) = 2482,2 * 100/99 = 2507,27кг/ч

ν(C₃Н₆) = m/Mr = 2507,27/42 59,7 кмоль/ч

Потери пропилена

m (C₃Н₆) = 2507,27 – 2482,2 = 25,07 кг/ч

ν(C₃Н₆) = 25,07/43 = 0,6 кмоль/ч

Концентрация кислорода в смеси C₃Н₆+О₂+N₂ = 4.8 %

V(O₂) = ν₀(O₂)/22.4 = 1191.56 м³/ч

1191.56 – 4.8 %

V(C₃Н₆) – х %

V(C₃Н₆) = ν (C₃Н₆) * 22.4 = 1337,28 м³/ч

х = 1337,28 * 4.8/1191.56 = 5,38 %

Концентрация C₃Н₆ в смеси C₃Н₆+О₂+N₂ = 5,38 %

отсюда концентрация N₂ = 100 – 5,38 – 4,8 = 89,82 %

Объем азота в смеси всего:

191,56 – 4,8 %

х – 89,82 %

х = V₁( N₂) = 1191,56 * 89,82/4,8 = 22297,06 м³/ч

w₁( N₂) = V₁( N₂)/22,4 = 995,4 кмоль/ч

Количество азота который поступает с техническим кислородом:

V(O₂) – 95 %

V₂( N₂) – 5 %

V₂( N₂) = 1191/56 * 5/95 = 62,71 м³/ч

ν₂( N₂) = V₂( N₂)/22,4 = 62,71 кмоль/ч

Всего технического азота:

ν( N₂) = ν₁( N₂) - ν₂( N₂) = 932,69 кмоль/ч

m( N₂) = 932,69 * 28= 26115,32 кг/ч

Технологические и технико-экономические показатели процесса

1. Пропускная способность установки: 30324,96 кг/час.

2. Конверсия или степень превращения пропилена: 100%.

3. Теоретические расходные коэффициенты:

по С₃Н₆:

s^т_С3Н6 = Mr(C₃H₆) / Mr(CH₂CНСОН) = 42 / 56 = 0,75 кг/кг;

по О₂:

s^т_О2 = Mr(О₂) / Mr(CH₂CНСОН) = 32 / 56 = 0,57 кг/кг.

4. Фактические расходные коэффициенты:

по С₃Н₆:

s^ф_С3Н6 = m(C₃H₆) / m(CH₂CНСОН) = 2507,4 / 2647,66 = 0,95 кг/кг;

по О₂:

s^ф_О2 = m(О_2техн) /m(CH₂CНСОН) = 1702,24+26115,32 / 2647,66 = 0,065 кг/кг.

Выход на поданное сырье:

1)         Фактический выход CH₂CНСОН:

Q_Ф = m (CH₂CНСОН) = 2647,66 кг;

2)         Теоретический выход CH₂CНСОН:

Mr(С₃Н₆) ¾ Mr(CH₂CНСОН), 42 ¾ 56,

m(С₃Н₆) ¾ Q_Т; 2507,4 ¾ Q_Т ;

Q_Т = (2507,4 * 56) / 42 = 3343,2 кг;

Выход CH₂CНСОН по пропилену:

b_С3Н6 = Q_Ф / Q_Т * 100%= 2647,66 / 3343,2 * 100% = 79 %

РЕКЛАМА

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. Изд. 2-е, пер. М., "Химия", 2005, 736 с.

2. Юкельсон И.И. Технология основного органического синтеза. М.: "Химия", 2008, 846 с.

3. Общая химическая технология /Под ред. А.Г.Амелина. М.: "Химия", 2007, 400 с.

4. Расчеты химико-технологических процессов /Под ред. И.П.Мухленова. Л.:Химия, 2006, 300 с.