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: