етилен
Більш чистий алкілат відбирається з верхньої частини реактора і відстоюється від каталізаторного комплексу, який потім повертають у реакційну зону. Час контакту в реакторі при заданій температурі визначається швидкістю найбільш повільного процесу - переалкілірованія.
. Матеріальний розрахунок
Вихідні дані:
Річна продуктивність G=200 тис. т;
Склад етиленової фракції в об'ємних відсотках:
CH4=16.2% H2=0.3% H4=55.3% H6=16.7% H6=6% 2=1.4%
N2=3%
O2=0.4%
CO=0.7%;
Селективність по етилбензолу S=0.76;
Кількість діетілбензола, що повертається зі стадії ректифікації g (ДЕБ)=243 кг/т;
Молярна ставлення бензол/етилен Меб=3;
Витрата хлориду алюмінію g (AlCl3)=8 кг/т
Річний фонд робочого часу? =8000 год;
Втрати на стадіях виділення=3%.
Розрахунок:
Годинна продуктивність стадії алкілування по 100% етилбензол:
Для перерахунку величини годинної продуктивності в розмірність кмоль/год отримане значення необхідно розділити на молярну масу етилбензолу (Меб=106 г/моль):
Витрата етилену з урахуванням селективності процесу:
Для переведення в масовий витрата, помножимо на молярну масу етилену (МЕ=28 г/моль):
Витрата етиленової фракції:
Витрати газів етиленової фракції представлені в таблиці 1.
Таблиця 1
Витрата етиленової фракції
C,% М, г/мольn, кмоль/чm, кг/чCH416.21693.6371498.194C2H20.3261.73445.085C2H455.328319.6388949.860C2H616.73096.5272895.815C3H664234.681456.578H21.428.09216.184N232817.34485.526O20.4322.31273.985CO0.7284.046113.289Сумма:100,00-578.00715534.516 Витрата бензолу:
Для переведення в масовий витрата, помножимо на молярну масу бензолу (МБ=78 г/моль):
Масова частка води в бензолі після азеотропной осушки становить 0,002%, отже, з бензолом надходить води:
Для переведення в масовий витрата, помножимо на молярну масу води (МВ=18 г/моль):
Витрата хлориду алюмінію:
Для переведення в масовий витрата, помножимо на молярну масу хлориду алюмінію (МAlCl3=133.5 г/моль):
Кількість діетілбензола, що повертається зі стадії ректифікації:
Для переведення в масовий витрата, помножимо на молярну масу діетілбензола (МДЕБ=134 г/моль):
Для визначення складу відхідних газів розраховують вміст в них хлориду водню, етилену, бензолу, оксиду вуглецю. Метан, етан, водень, азот і кисень, що входять до складу етиленової фракції, переходять у гази повністю. Волога в складі бензолу взаємодіє з хлоридом алюмінію по реакції:
З урахуванням відомої кількості води GВ по рівнянню цієї реакції визначаються кількості витрачається хлориду алюмінію і одержуваних гідроксиду алюмінію і хлориду водню:
У відходять гази переходить (за експериментальними даними) 1% подаваного етилену:
Також в відходять гази переходить 90% подаваного оксиду вуглецю:
Виходячи з витрати 0,3 кг бензолу на 1 т етилбензолу, його кількість в газовій фазі:
Кількість і склад газів, що відходять представлені в таблиці 2.
Таблиця 2
Кількість і склад газів, що відходять
Компонентni, кмоль/чxi,% mi, кг/чCH493.63741.8331498.194C2H43.1961.42889.488C2H696.52743.1242895.815C6H60.0730.0335.686H28.0923.61516.184N217.347.747485.526O22.3121.03373.985CO2.6411.18101.948HCl0.019180.0090.7Сумма:223.837100.0005167.526
Для визначення складу алкилата розраховують зміна складу сировинної суміші в процесі алкілування.
За реакцією переалкілірованія витрачаються однакові кількості (в розмірності кмоль/год) діетілбензола і бензолу, чисельно рівні величині GДЕБ:
За рівняння цієї реакції необхідно визначити кількість одержуваного етилбензолу в размерностях кмоль/год і кг/год. Природно, в розмірності кмоль/год це чисельно одно подвоєною величиною GДЕБ.
Перевірка: 7910.154 + 4604.418=12514.572
Отже, алкилированием бензолу отримують етилбензолу:
За рівняння цільової реакції (алкілування бензолу):
з урахуванням того що кількість продукту реакції - етилбензолу - вже відомо (GЕБ), визначаються кількості вихідних реагентів - бензолу і етилену (спочатку в розмірності кмоль/год, а потім в розмірності кг/год). Очевидно, що кількості бензолу ...
