Реферат: Спроектировать контактный аппарат для гидрирования бензола в циклогексан

Общий объём катализатора, загружаемого в систему V_к = 6,2 м³ , объёмная скорость V_об = 0,6 ч^-1 , тогда объём катализатора, обеспечиващий заданную производительность, составит:

V¢_к = (4652,1/880)/0,6 = 8,8 м³ ,

где 4652,1 – расход бензола, кг/ч, 880 – плотность бензола кг/ м³ .

Определяем число систем реакторов для обеспечения заданной производительности:

n = 8,8 / 6,2 = 1,42.

Необходимо установить две системы реакторов, каждая из которых включает два последовательно соединённых реактора: первый по ходу сырья трубчатый (V_к = 2,5 м³ ), второй – колонный (V_к = 3,7 м³ ). Запас производительности по катализатору:

(6,2*2-8,8)*100 / 8,8 = 41%.

Тепловой расчёт трубчатого реактора.

Температура на входе в реактор – 135⁰ С;

Температура на выходе из реактора – 180⁰ С;

Давление насыщенного водяного пара – 600 000 Па.

Зная коэффициенты уравнения С⁰ _р = f(Т) для компонентов газовой смеси:

Компонент	a	b*103	c*106
CH4	14,32	74,66	-17,43
C6 H6	-21,09	400,12	-169,87
C6 H12	-51,71	598,77	-230,00
H2	27,28	3,26	0,50
N2	27,88	4,27	0

Найдём средние объёмные теплоёмкости газовой смеси:

Компо-нент	Т=135+273=408 К			Т=180+273=453 К
	j i ,%	Ci , Дж/ /(моль*К)	Ci j i , кДж/ /(м3 *К)	j i ,%	Ci , Дж/ /(моль*К)	Ci j i , кДж/ /(м3 *К)
C6 H6	11	113,88	0,559232	1,2	125,31	0,0671304
C6 H12	0,76	154,3	0,052352	15,7	172,33	1,2078487
H2	60,6	28,91	0,782119	43,3	29,00	0,5605804
N2	27,5	29,62	0,363638	39,6	29,81	0,5269982
CH4	0,14	41,88	0,002618	0,2	44,56	0,0039786
å	100	-	1,759959	100	-	2,3665362

Тепловой поток газовой смеси на входе в реактор:

F₁ = [12133,3/(2*3600)]*1,76*135 = 400,4 кВт

Теплота реакции гидрирования по условиям задачи – 2560 кДж/кг бензола,

Тогда в пересчёте на 1 моль бензола (молекулярная масса бензола – 78):

q = 199,68 кДж/моль

F₂ = [(5000-348)/(2*3600*84)]* 199,68*1000 = 1535,9 кВт

где 5000 и 348 – количество циклогексана на выходе и входе, кг/ч.

Тепловой поток газовой смеси на выходе из реактора:

F₃ = [8441,9/(2*3600)]*2,3665*180 = 499,44 кВт

Теплопотери в окружающую среду составляют 5% от общего прихода тепла:

F_пот = (400,4 + 1535,9)*0,05 = 96,8 кВт

Теплоту, отводимую кипящим конденсатом, находим из общего уравнения теплового баланса:

F₄ = 400,4 + 1535,9 - 499,44 - 96,8 = 1340,06 кВт

Составляем тепловой баланс первой ступени:

Приход	кВт	%	Расход	кВт	%
Тепловой поток газо-вой смеси	400,4	20,7	Тепловой поток газо-вой смеси	499,44	25,8
Теплота экзотерми-ческой реакции	1535,9	79,3	Теплота, отводимая кипящим конденсатом	1340,06	69,2
Теплопотери в ок-ружающую среду	96,8	5,0
Всего:	1936,3	100	Всего:	1936,3

Принимаем, что кпд процесса теплообмена равен 0,9. Определяем количество образующегося вторичного водяного пара в межтрубном пространстве реактора первой ступени:

m_п = 1340,06 * 0,9/2095 = 0,576 кг/с

где 2095 – удельная теплота парообразования при давлении 0,6 Мпа и температуре Т = (135 + 180)/2 » 158⁰ С.