Реферат: Спроектировать контактный аппарат для гидрирования бензола в циклогексан

.

Исходные данные:

1.	Производительность	40 000 т/год
2.	Чистота бензола	99,9995%
3.	Состав водородной смеси	H2 – 97%, N2 – 2,6%, CH4 – 0,4%
4.	Чистота циклогексана	99,6%
5.	Время на перезагрузку катализатора	760 ч/год
6.	Производительность узла гидрирования	4 т/час
7.	Степень гидрирования	99,6%
8.	Соотношение газов на входе в реактор	(H2 + N2 )/C6 H6 = 8
9.	Объёмная скорость газов	0,6 л/(л·кат·час)
10.	Температура ввода газов в реактор	130 – 1400 С
11.	Температура гидрирования	180 – 2000 С
12.	Температура циркуляции газа	400 С
13.	Тепловой эффект гидрирования	2560 кДж/кг бензола
14.	Состав циркуляционного газа	H2 – 50%, N2 – 50%
15.	Давление в системе	18 кгс/см2
16.	Коэффициент растворимости водорода в реакционной смеси при 350 С азота в реакционной смеси при 350 С	0,12 нм3 /т.атм. 0,25 нм3 /т.атм.

Материальный баланс

Принципиальная схема процесса получения циклогексана представлена на рисунке.

Процесс производства циклогексана – непрерывный. Отсюда годовой фонд рабочего времени:

365 * 24 – 760 = 8000 час/год

Часовая производительность по циклогексану с учётом 0,2% потерь:

(40000*1000/8000)*1,002 = 5010 кг/ч

или 5010*22,4/84 = 1336 м³ /ч

По уравнению реакции C₆ H₆ + 3H₆ «C₆ H₁₂ расходуется:

бензола: 1336 м³ /ч или 4652,1 кг/ч;

водорода: 3*1336 = 4008 м³ /ч или 358 кг/ч;

Расход технического бензола:

4652,1*100/99.9995»4652,1кг/ч;

В соответствии с заданным объёмным отношением компонентов [(H₂ + N₂ )/C₆ H₆ = 8; H₂ : N₂ : C₆ H₆ = 5,5 : 2,5 : 1] в реактор первой ступени подают:

водорода: 5,5*1336 = 7348 м³ /ч;

азота: 2,5*1336 = 3340 м³ /ч;

остаётся водорода в циркуляционном газе после реактора второй ступени:

7348 – 4008 = 3340 м³ /ч

Выходит после реактора азотоводородной смеси:

3340 + 3340 = 6680 м³ /ч

Определяем объёмную долю циклогексана в циркуляционном газе с учётом частичной конденсации циклогексана из газовой смеси. Давление насыщенного пара циклогексана при 40⁰ С составляет р _п = 24620 Па. При давлении газовой смеси в сепараторе р _см = 18*10⁵ Па объёмная доля циклогексана в циркуляционном газе:

j = (р _п / р _см ) * 100 = [24620/1800000]*100 » 1,37 %

Пренебрегая для упрощения расчёта растворимостью азота и водорода в циклогексане, находим количество циклогексана в газовой смеси на входе в реактор первой ступени:

6680*1,37/(100 – 1,37) = 92,8 м³ /ч или 348 кг/ч

16,5 м³ /ч или 11,8 кг/ч

Состав газовой смеси на входе в реактор первой ступени:

C6 H6	C6 H12	H2	N2	CH4	S
Vt , м3 /ч	1336	92,8	7348	3340	16,5	12133,3
ji , %	11	0,76	60,6	27,5	0,14	100
m t , кг/ч	4652,1	348	656,1	4175	11,8	9843
w i , %	47,26	3,54	6,67	42,41	0,12	100

Принимаем, что степень конверсии бензола в реакторе первой ступени равна 0,93, следовательно, реагирует:

бензола: 1336 * 0,93 = 1242,5 м³ /ч;

водорода: 1242,5 * 3 = 3727,5 м³ /ч.

Образуется циклогексана: 1242,5 м³ /ч.

Рассчитываем состав газовой смеси на выходе из реактора первой ступени:

V_t ,м³ /чj_i , %

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--