я зменшення утворення таких побічних продуктів, як акролеїн, ацетальдегід і ацетон, що ускладнюють очистку акрилонітрилу, аміак зазвичай подають в невеликому надлишку.
Вихід акрилонітрилу складає 75-80% по пропілену.
2.3 Розрахунок матеріального балансу
У процесі протікають такі реакції:
основна
СН 3 -СН=СН 2 + NH 3 + 1,5О 2" СН 2=СН-CN + 3H 2 O, (1)
побічні
СН 3 -СН=СН 2 + NH 3 + 2,5О 2" СН 3 CN + СО 2 + 3H 2 О, (2)
СН 3 -СН=СН 2 + NH 3 + 2О 2" НCN + СО 2 + СН 4 + 3H 2 O. (3)
Годинна продуктивність по акрилонитрилом з урахуванням втрат становить:
=9209,86 кг/ч.
Витрата пропілену
по реакції (1)=7298,38 кг/год;
по реакції (2)=1317,76 кг/год;
по реакції (3)=1520,50 кг/год;
Сумарна витрата пропілену по реакціях
, 38 + 1317,76 + 1520,50=10136,64 кг/год;
Витрата технічного пропілену з урахуванням ступеня конверсії
=18757,66 кг/год,
У тому числі
пропілену кг/год,
пропану кг/год;
Витрата аміаку на всі реакції
4102,93 кг/год;
Витрата технічного аміаку
=4229,28 кг/год,
в тому числі:
аміаку кг/год,
домішок=21,15 кг/год;
Витрата кисню на всі реакції
=13167,98 кг/год,
Або 22,4=9217,59 м 3/год;
Витрата повітря
=73893,29 м 3/год,
або
кг/год;
в тому числі
азоту 43586,04 кг/год,
кисню 13167,98 кг/год;
Розраховують масове кількість які утворилися продуктів:
Вода по реакції (1) 9383,63 кг/год,
Ацетонитрил по реакції (2) 1286,38 кг/год,
Діоксид вуглецю по реакції (2) 1380,51 кг/год,
Вода по реакції (2) 1694,26 кг/год,
Синильна кислота по реакції (3) 977,46 кг/год,
Діоксид вуглецю по реакції (3) 1592,9 кг/год,
Вода по реакції (3) 1303,29 кг/год,
Метан по реакції (3) 579,24 кг/ч.
Матеріальний баланс виробництва нітрилу акрилової кислоти окислювальним аммонолізом пропілену наведено в таблиці 2.
Таблиця 2 - Матеріальний баланс виробництва нітрилу акрилової кислоти
Подається кг/чОбразуетсякг/чПропіленовая фракція: пропан пропілен 18757,66 656,52 18101,14Нітріл акрилової кіслоти9209,86Ацетонітріл1286,38Сінільная кіслота977,46Амміак технічний: аміак домішки 4229,28 4208,13 21,15Вода12381,18Пропілен7964,5Пропан656,52Воздух: кисень азот 56754,02 13167,98 43586,04Амміак105,20Прімесі в амміаке21,15Азот 43586,04Метан579,24Діоксід углерода2973,41Всего79740,96Всего79740,96
2.4 Розрахунок теплового балансу
Рівняння теплового балансу
Ф 0 + Ф 1 + Ф 2 + Ф 3=Ф 4 + Ф 5 + Ф 6 + Ф 7 + Ф 8 + Ф піт + Ф отв,
де Ф 0 -теплота реакцій,
Ф 1 - пропан-пропіленова фракція,
Ф 2 - аміак,
Ф 3 - кисень,
Ф 4 - решту фракції,
Ф 5 - не прореагировавший аміак,
Ф 6 - акрилонітрил,
Ф 7 - ацетонітрил,
Ф 8 - синильна кислота,
Ф піт - тепловтрати,
Ф отв - відведена теплота.
Тут Ф 0, Ф 1, Ф 2, Ф 3 - вхідні теплові потоки (Ф прих); Ф 4, Ф 5, Ф 6, Ф 7, Ф 8, Ф піт, Ф отв - відводяться теплові потоки.
Температура процесу 723 К.
Рівняння теплового потоку
Ф =,
де C i - питома теплоємність, Дж/(моль? К);
X i - вміст компонента, масс.д.,%;
G Mi - молярний витрата, кмоль/с:
G =,
де Р - витрата, кг/год;
