Задача 21

• Название: Задача 21
• Дата: 18.01.2021
• Размер: 203.5 Kb.
• Имя файла: OXT21var2.doc
• Тип: Задача; #169058

Задача 21 вариант 2

1. Составить технологическую схему производства ацетонитрила на основе взаимодействия этилена с аммиаком.

2. Составить материальный баланс процесса.

3. Рассчитать технико-экономические показатели.

В основу расчета взять следующую реакцию:

Исходные данные	Вариант
	2
Производительность по ацетонитрилу, т/ год	120
Потери ацетонитрила, % мас.	1,5
Состав этилена, % об.:
этилен	90
этан	10
Условия реакции:
температура, ºС	550
давление, атм	1
Массовое соотношение С2Н4:NН3	1 :9
Значение Кp при температуре процесса	10
Степень достижения равновесия	0,85

1. Составить технологическую схему производства ацетонитрила на основе взаимодействия этилена с аммиаком
Смесь этан этиленовой фракции, аммиака и воздуха подают реактор с пседдрожиженным слоем висмут-фосфорно-молибдено­вого катализатора, где при 550°С протекает реакция:

Выходящие из реактора газы после охлаждения промывают вод­ной серной кислотой для удаления аммиака. Из водного раствора отгоняют ацетонитрил.


Рисунок 1 - Схема получения нитрилов из аминов:

1 - реактор для получения этилена; 2 - подогреватель; 3 - реактор для получения ацетонитрила; 4 - холодильник; 5 - разделитель; 6 - кипятильник; 7 - ректификационная колонна; 8 - дефлегматор; 9 - сборник аммиака;. 10 — сборник ацетонитрилов.

Решение:

Определим равновесные и фактические составы реакционной смеси:

Зададимся 1 молем этилена, тогда масса этилена будет 28кг, отсюда из весового соотношения «этилен-аммиак» получаем 28*9=252кг аммиака или 252/17=14,82кмоль.

Таблица 1. Равновесные и фактические составы реакционной смеси

Компонент
	кмоль	кг	кмоль	Р	кмоль	кг
	0	0	х		0,84
	0	0	2х
	1	17	1-х		1-0,84=0,16
	14,82	252	14,82-х		14,82-0,84=13,98
Итого	15,82	280	15,82+х	Р	16,66	279,94

= 10

Отсюда х = 0,99

х = 0,99 0,85 = 0,84кмоль

Производительность по ацетонитрилу:

120т/год=120000/(340*24)=14,71кг/ч

Потери ацетонитрила составляют: кг/ч, тогда всего получено ацетонитрила: 14,71+0,22=14,93кг/ч.

По реакции находим количество остальных компонентов:

14,93кг/ч - - 41

х кг/ч - - 28

-количество превращенного этилена

14,93кг/ч - - 41

х кг/ч - - 17

-количество превращенного аммиака

14,93кг/ч - - 41

х кг/ч - - 4

-количество полученного водорода

Составим пропорцию на основании данных столбцов таблицы 1:

14,93кг/ч - - 34,44

х кг/ч - - 237,66

-количество непревращенного аммиака

Тогда поданного аммиака будет: 6,19+103,03=109,22кг/ч

14,93кг/ч - - 34,44

х кг/ч - - 4,48

-количество превращенного этилена

Тогда поданного этилена будет: 10,20+1,94=12,14кг/ч
Находим состав этилена:

12,14/28кмоль/ч - 90%об

х/30кмоль/ч - 4%об

отсюда х = 1,45 кг/ч, а технического этилена будет: 12,14+1,45=13,59кг/ч
Таблица 2. Материальный баланс

Приход			Расход
	Компоненты	кг		Компоненты	кг	%масс.
1.	Этилен тех:	13,59	1	Ацетонитрил	14,71	11,98
	-Этилен	12,14	2	Водород	1,46	1,19
	-Этан	1,45	3	Этилен непревр.	1,94	1,58
2.	Аммиак	109,22	4	Аммиак непревр.	103,03	83,89
			5	Этан	1,45	1,18
			6	Ацетонитрил потери	0,22	0,18
	Итого	122,81		Итого	122,81	100,00

3. Технико-экономические показатели:

а) Производительность:14,71кг/ч

б) Пропускная способность по этилену 12,14кг/ч.

в) Выход ацетонитрила на поданный этилен:

хкг/ч - - 41

12,14 кг/ч - - 28

Gт =17,78кг/ч



Выход ацетонитрила на превращенный этилен:

хкг/ч - - 41

10,20 кг/ч - - 28

Gт =14,93кг/ч


г) теоретический и фактический расходные коэффициенты по сырью.

теоретический:





фактический:





д) Конверсия этилена:

Конверсия аммиака:

Список использованной литературы

1. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. Изд. 2-е, пер. М., «Химия», 2005, 736 с.

2. Юкельсон И.И. Технология основного органического синтеза. М.: «Химия», 2008, 846 с.

3. Общая химическая технология / Под ред. А.Г.Амелина. М.: «Химия», 2007, 400 с.

4. Расчеты химико-технологических процессов / Под ред. И.П.Мухленова. Л.:Химия, 2009, 300 с.

5. С.И. Вольфкович Общая химическая технология. М.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы. 2009, 633с.

6. Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т. Органическая химия: Учебник для вузов.// Под ред. Стадничука М.Д. – 5-е изд.. перераб. и доп. – СПб.: «Иван Федоров», 2002. – 624 с.