ПРАКТИКА. ПЗ№17. Практическая работа 17 Расчет техникоэкономических и технологических показателей процессов дегидрирования Цель работы

• Название: Практическая работа 17 Расчет техникоэкономических и технологических показателей процессов дегидрирования Цель работы
• Анкор: ПРАКТИКА
• Дата: 13.10.2021
• Размер: 48.86 Kb.
• Имя файла: ПЗ№17.docx
• Тип: Практическая работа; #246598

Практическая работа №17
Расчет технико-экономических и технологических показателей процессов дегидрирования
Цель работы:

1. 
   Ознакомиться с методикой расчета технологических и технико-экономических показателей процесса;
   
2. 
   Научиться применять теоретические знания по изучаемой теме при решении задач
   

Ход работы:

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Пример 1. Производительность трубчатого реактора 5000 кг этилена в час, степень конверсии этана 78,1%, селективность по эти­лену 70%. Определить площадь поверхности теплообмена труб радиантной секции, если удельный расход этана на 1 м² поверхности равен 40 кг/ч.

Решение. Уравнение реакции:

СН₃ — СН₃ →СН₂ = СН₂ + Н₂

30 кг 28 кг 2 кг

Массовый расход этана для получения 5000 кг этилена в час (с учетом степени конверсии и селективности):

G_этана = = 9800 кг/ч

Площадь поверхности теплообмена труб радиантной секции:

F = = 245 м²

Пример 2. Производительность трубчатого двухпоточного реактора 5 т этилена в час. Этан поступает на пиролиз в смеси с водяным паром в мольном соотношении 7 : 1. Определить массовую скорость паро-газовой смеси в трубах, если диаметр трубы змеевика 124 мм, а выход этилена 54% в расчете на исходный этан. Решение. Уравнение реакции:

СН₃ — СН₃ →СН₂ = СН₂ + Н₂

30 кг 28 кг 2 кг

Массовый расход этана для получения 5000 кг этилена в час (с учетом 54%- ного выхода):

G_этана =
G_этана = = 9920, 6 кг/ч

Массовый расход водяного пара:

G _{вод.пара} = = 850, 4 кг/ч

Массовый расход парогазовой смеси на входе в реактор

G_пгс = 9920, 6 4+850,4 = 10771 кг/ч или 3,0 кг/с

Массовый расход парогазовой смеси в расчете на 1 поток на входе в реактор:

G¹_пгс =3,0 : 2 = 1,5 кг/с

Площадь поперечного сечения трубы змеевика:

S _тр=0,785 (0,124)² = 0,012 м²

Массовая скорость парогазовой смеси в трубах:

υ_пгс = = 125 кг/(м² с)

Пример 3. Производительность четырехпоточного реактора по пропилену 1350 кг в час, исходное сырье (пропан и водяной пар) подают в массовом соотношении

1 : 1,5, тепловая напряженность 1 м² площади поверхности радиантных труб 92 кВт, количество пе­редаваемой теплоты 3280 кДж на 1 кг поступающей смеси. Опре­делить длину труб радиантной секции одного потока, если диаметр трубы равен 102 мм, а степень конверсии пропана в пропилен со­ставляет 19%.

Решение.

Уравнение реакции:

С₃Н₈→С₃Н₆ +Н₂

44 кг 42 кг 2 кг

Массовый расход пропана по этой реакции:

=1414,29 кг/ч

Массовый расход пропана с учетом степени конверсии:

=7443,63 кг/ч

Массовый расход смеси пропана с водяным паром:

7443,63 • 2,5 = 18609 кг/ч

Массовый расход смеси на один поток:

= 4652,25 кг/ч

Расход теплоты (исходя из условий процесса):

= 4238 кВт

Необходимая площадь поверхности теплообмена:

= 46 м²

Длина труб радиантной секции определяется по формуле F=ndl:

F=

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Решить задачи

Вариант 1

№122 В трубчатый реактор поступает в час 10,6 т смеси этана с водяным паром. Съем этилена с 1 м² площади поверхности труб радиантной секции равен 23,6 кг в час, массовая доля водяного пара 42% от расхода этана. Определить площадь поверхности теплообмена труб радиантной секции, если степень конверсии этана равна 77,5%, а селективность по этилену 69,2%.

№127 Производительность трубчатого двухпоточного реактора 3700 кг этилена в час. Этан поступает на пиролиз в смеси с водяным паром, массовая доля которого равна 41%. Определить внутренний диаметр трубы, если массовая скорость парогазовой смеси в сечении трубы равна 120 кг/(м2*с)_, степень конверсии этана 76%, а селективность по этилену 70%.

Вариант 2

№133 Производительность четырехпоточного реактора по пропилену составляет 1360 кг/ ч, исходное сырье (пропан и водяной пар) подают в массовом соотношении 1 : 1,43. Степень конверсии пропана в пропилен составляет 18,4%, общая длина труб 580 м, тепловая напряженность 1 м² площади поверхности радиантных труб 88 кВт, количество передаваемой теплоты 3800 кДж на 1 кг поступающей смеси. Определить диаметр труб радиантной секции одного потока.

№ 144 Определить объемную скорость паров н-бутана в реакторе одностадийного дегидрирования н-бутана в бутадиен-1,3, если производительность установки равна 3000 кг бутадиена в час, объем катализатора равен 45,7 м^З, степень конверсии н-бутана 20%, селективность по бутадиену 54,5%.

Вариант 3

№124 Площадь поверхности теплообмена труб радиантной секции пиролизного реактора равна 158 м². Определить съем этилена с 1 м² площади поверхности, если в реактор поступает в час 10,5 т смеси этана с водяным паром, массовая доля водяного пара равна 46% от расхода этана, а выход этилена составляет 54,2% в расчете на исходный этан.

№129 В трубчатый реактор с внутренним диаметром трубы змеевика'124 мм двумя потоками поступает этан в смеси с водяным паром в массовом соотношении 1,8 : 1. Определить производительность реактора по этилену, если степень конверсии этана равна 77,5%, селективность по этилену 71,3%, а массовая скорость парогазовой смеси в трубах 125 кг/(м²*с).

Вариант 4

№134 Производительность четырехпоточного реактора по пропилену составляет 1330 кг/ ч, исходное сырье (пропан и водяной пар) подают в массовом соотношении 1 : 1,52. Степень конверсии пропана в пропилен составляет 18%, общая длина труб 592 м, тепловая напряженность 1 м² площади поверхности радиантных труб 90 кВт, количество передаваемой теплоты 2840 кДж на 1 кг поступающей смеси. Определить диаметр труб радиантной секции одного потока.

№ 146 Определить объемную скорость паров н-бутана в реакторе одностадийного дегидрирования н-бутана в бутадиен-1,3, если производительность установки равна 3500 кг бутадиена в час, объем катализатора равен 51,3 м^З, степень конверсии н-бутана 18%, селективность по бутадиену 54,5%.

Вариант 5

№ 125 Съем этилена с 1 м² площади поверхности труб радиантной секции равен 25 кг в час, степень конверсии этана 77%, селективность по этилену 70%. Определить массовый расход парогазовой смеси, если площадь поверхности теплообмена труб равна 158 м², а мольное соотношение этана и водяного пара равно 1,6: 1.

№ 130 В трубчатый реактор с внутренним диаметром трубы змеевика 124 мм двумя потоками поступает этан в смеси с водяным паром в массовом соотношении 1,6 : 1. Производительность реактора 3800 кг этилена в час. Определить массовую скорость парогазовой смеси в сечении трубы, если степень конверсии этана равна 76%, а селективность по этилену 70,6%.

Вариант 6

№ 135 Производительность четырехпоточного реактора по пропилену составляет 1350 кг/ ч, исходное сырье (пропан и водяной пар) подают в массовом соотношении 1 : 1,5. Степень конверсии пропана в пропилен составляет 19%, общая длина труб 576 м, тепловая напряженность 1 м² площади поверхности радиантных труб 92 кВт, количество передаваемой теплоты 3280 кДж на 1 кг исходной смеси. Определить диаметр труб радиантной секции одного потока.

№ 147 Определить объемную скорость паров н-бутана в реакторе одностадийного дегидрирования н-бутана в бутадиен-1,3, если производительность установки равна 3200 кг бутадиена в час, объем катализатора равен 45,7 м³, степень конверсии н-бутана 17%, селективность по бутадиену 55,4%.

Вариант 7

№ 123 В трубчатый реактор поступает в час 10,4 т смеси этана с водяным паром в мольном соотношении 1,5 : 1. Съем этилена с 1 м² площади поверхности труб радиантной секции 23,4 кг/ ч. Определить площадь поверхности теплообмена труб радиантной секции, если степень конверсии этана равна 76,8 %, а селективность по этилену 69,4%.

№ 128 Внутренний диаметр трубы двухпоточного реактора равен 124 мм, массовая скорость парогазовой смеси в сечении трубы 125 кг/(м²*с). На пиролиз подают этан в смеси с водяным паром в мольном соотношении 1,4 : 1. Определить производительность реактора по этилену, если выход этилена составляет 55% в расчете на исходный этан.

Вывод: