Реферат: Спроектировать контактный аппарат для гидрирования бензола в циклогексан

C₆ H₁₂ 92,8 + 1242,5 = 1335,3 15,9

H₂ 7348 - 3727,5 = 3620,5 43,1

N₂ 3340 39,7

CH₄ 16,5 0,2

___________________________________________________________

å 8405,8 100,0

С целью уточнения степени конверсии рассчитаем константу равновесия реакции получения циклогексана по формуле:

lgK _p = 9590/T-9,9194lgT+0,002285T+8,565

где Т = 273+180 = 453 К.

lgK _p = 4,4232, K _p = 26 500

Определяем константу равновесия реакции по значениям парциальных давлений компонентов.

р _{бензола} = 1,8 * 0,0111 = 0,01998;

р _{циклогексана} = 1,8 * 0,1586 = 0,28548;

р _{водорода} = 1,8 * 0,43 = 0,774.

K _p = р _{циклогексана} /( р _{бензола*} р ³ _{водорода} ) = 0,28548*1000/(0,01998*0,774³ ) = 30790

Сравнивая значения K _p , рассчитанные по значениям по значениям парциальных давлений компонентов и по эмпирической формуле (26 500 < 30 790), видим, что принятая степень конверсии бензола завышена.

Рассчитываем K _p , варьируя степень конверсии бензола на интервале от 0,92 до 0,93:

Степень конверсии	K p
0,92	26175
0,921	26582
0,922	27001
0,923	27431
0,924	27872
0,925	28325
0,926	28791
0,927	29270
0,928	29762
0,929	30268
0,93	30790

Видно, что наиболее точное совпадение значения K _p к рассчитанному достигается при степени конверсии 0,921.

Уточним состав газовой смеси на выходе из реактора первой ступени.

бензол: 1336 * 0,921 = 1230,5 м³ /ч;

водород: 1230,5 * 3 = 3691,5 м³ /ч.

Образуется циклогексана: 1230,5 м³ /ч.

Рассчитываем состав газовой смеси на выходе из реактора первой ступени:

C6 H6	C6 H12	H2	N2	CH4	S
Vt , м3 /ч	105,5	1323,3	3656,6	3340	16,5	8441,9
ji , %	1,2	15,7	43,3	39,6	0,2	100
m t , кг/ч	367,3	4962,4	326,5	4175	11,8	9843
w i , %	3,7	50,4	3,3	42,5	0,1	100

В реакторе второй ступени реагирует 105,5 м³ /ч бензола, расходуется 105,5*3 = 316,5 м³ /ч водорода и образуется 105,5 м³ /ч циклогексана. Остаётся 3656,6 - 316,5 = 3340,1 м³ /ч водорода.

Количество циклогексана на выходе из реактора второй ступени:

1323,3 + 105,5 = 1428,8 м³ /ч

Количество газовой смеси на выходе из реактора второй ступени:

1428,8 + 3340,1 + 3340 + 16,5 = 8125,4 м³ /ч

Потери циклогексана с продувочными и танковыми газами составляют 0,2% или (1428,8-92,8)*0,002 = 1336*0,002 = 2,7 м³ /ч, возвращается в реактор первой ступени – 92,8 м³ /ч циклогексана.

Количество циклогексана, конденсирующегося в сепараторе:

1428,8 - 2,7 - 92,8 = 1333,3 м³ /ч или 5000 кг/ч.

Растворимость компонентов газа в циклогексане:

водорода – 0,120 м³ /т; азота – 0,250 м³ /т при 35⁰ С и давлении 100 000 Па.

В циклогексане при давлении 18*10⁵ Па растворяется: