Выбор типа промышленного реактора

При выборе реактора необходимо учитывать следующие основные факторы:

фазы, участвующие в процессе; коррозионную активность среды;

рабочее давление, теплоотдачу;

время пребывания смеси или объемную скорость;

перемешивание для обеспечения однородности состава или температуры;

периодический или непрерывный характер процесса;

производительность разрабатываемой установки.

Задача выбора типа реактора упрощается, если процесс предварительно изучался на лабораторной или пилотной установке. Зачастую бывает трудно отдать предпочтение одному какому-либо типу реактора. В этом случае окончательный выбор производится после выполнения параллельных расчетов на ЭВМ нескольких видов реакторов, что в итоге позволяет определить оптимальный вариант аппарата.

Выбор типа реактора для дегидрирования ЭБ студенты проводят самостоятельно на основе сведений, полученных в предыдущих исследованиях.

При этом необходимо учесть следующие особенности применяемого железохромкалиевого катализатора:

1) низкая механическая прочность;

2) высокая способность к саморегенерации;

3) протекание реакции дегидрирования в кинетической

области.

Обоснование выбора реактора оформить кратким рефератом с эскизом аппарата.

Контрольные вопросы к разделу 3.1.

1. Классификация реакторов по фазовому состоянию, организации операций питания и выгрузки реагентов.

2. Классификация реакторов по режиму движения реакционной среды, тепловому режиму.

3. Области применения реакторов с движущимся, кипящим и непод-

вижным слоями катализатора, полочных и трубчатых.

Расчет реактора дегидрирования этилбензола

Основная задача расчета – определить оптимальный объем контактной зоны реактора для заданных производительности, конверсии и селективности процесса.

Необходимые данные для расчета реактора (задаются преподавателем).

1. Производительность по продукту, т/год

2. Расход водяного пара, соотношение массовое или мольное, пар: этилбензол.

3. Параметры работы реактора: давление, температура на входе.

4. Конверсия сырья, х_эб, %

5. Селективность процесса по стиролу, φ _cm, % мол.

Для определения объема контактной зоны реактора необходимо располагать выражением материального баланса реактора. Допускаем, что промышленный реактор по гидродинамическому режиму ближе к модели идеального вытеснения. Из уравнения материального баланса реактора идеального вытеснения имеем:

τ = . (3.1)

Если выразить производительность через концентрацию и расход сырья, получим:

F⁰_эб= С⁰_эб· υ ₀ (3.2)

После подстановки (3.2), уравнение (3.1) может быть представлено следующим образом:

, (3.3)

откуда в окончательном виде получим объем реактора:

V_p = F⁰_эб (3.4)

Уравнение скорости реакции дегидрирования этилбензола, согласно результатам обработки экспериментов (раздел 2.6.3.):

(3.5)

Подставив в уравнение (3.4) выражение скорости (3.5), получим:

V_p= F⁰_эб/ P⁰_эб· k₁. (3.6)

Поскольку уравнение материального баланса (3.1) справедливо для изотермических условий, для адиабатического реактора необходимо составить уравнение теплового баланса:

(3.7)

и решить совместно систему уравнений материального и теплового балансов на ЭВМ.

Контрольные вопросы к разделу 3.2

1. Записать в общем виде уравнения материального и теплового балансов реакторов, дать разъяснения по всем составляющим.

2. Вывести уравнения материального баланса реакторов идеального

3. смешения непрерывного действия.

4. Составить уравнение теплового баланса адиабатического реактора дегидрирования ЭБ в соответствии с 3.10.

5. Представить графики профилей температуры и конверсии в слое катализатора для изотермического и адиабатического реакторов.

Синтез топологических моделей ХТС

Получения стирола

Используя информацию, накопленную в предыдущих разделах практикума, разработать принципиальную технологическую схему дегидрирования этилбензола, безотходную по материальным и энергетическим потокам. Синтез схемы целесообразно вести от простого к сложному.

1. Представить производство стирола структурной схемой (рис. 1).

2. Дать описание типовых процессов на стадиях подготовки сырья и выделения целевого продукта в виде функциональной схемы.

3. Предложить вариант безотходной технологии стирола (индивидуально). Обсудить группой.

В заключение сделать выводы по всем разделам работы.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. / Лебедев Н.Н. – М.: Химия, 1981. – 605 с.

2. Кирпичников П.А. Химия и технология мономеров для синтетических каучуков. – Л.: Химия, 1981. – 263 с.

3. Адельсон С.В. Технология нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1985. – 607 с.

4. Белов П.С. Основы технологии нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1985. – 200 с.

5. Справочник нефтехимика: В 2-х т. – Л.: Химия, 1978.

6. Химический энциклопедический словарь. – М.: Советская энциклопедия, 1983. – 791 с.

7. ГОСТ 2.105-79 (СТ СЭВ 2667-80) ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

8. Введенский А.А. Термодинамические расчеты нефтехимических процессов. – Л.: Гостоптехиздат, 1960. – 576 с.

9. Сталл Д. Химическая термодинамика органических соединений. – М.: Мир, 1971. – 807 с.

10. Арис Р. Оптимальное проектирование химических реакторов. – М.: Изд. иностр. лит., 1963. – 238 с.

11. Математика в химической термодинамике: Сб. статей. – Новосибирск: Наука, 1980. – 192 с.

12. Киперман С.Л. Основы химической кинетики в гетерогенном катализе. – М.: Химия, 1979. – 348 с.

13. Безденежных А.А. Инженерные методы составления уравнений скоростей реакций и расчета кинетических констант. – Л.: Химия, 1973. – 256 с.

14. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. – М.: Высш. школа, 1985. – 327 с.

15. Мухленов И.П. Технология катализаторов. – Л.: Химия, 1979. – 325 с.

16. Катализатор в промышленности. В 2-х т. Ред. Б.Лич. – М.: Мир, 1986.

17. Каталитические свойства веществ: Справочник. В 2-х т. Под. ред. Ройтера В.А. – Киев: Наукова думка, 1985.

18. Галимов Ж.Ф. Методы анализа катализаторов нефтепереработки. – М.: Химия, 1973. –191 с.

19. Андерсон Р. Экспериментальные методы исследования катализа. – М.: Мир, 1972. – 480 с.

20. Жерлин Ж. Гетерогенный катализ. – М.: Изд. иностр. лит., 1961. – 258 с.

21. Томас Ч. Промышленные каталитические процессы и эффективные катализаторы. – М.: Мир, 1973. – 385 с.

22. Киперман С.Л. Введение в кинетику гетерогенных каталитических реакций. – М.: Наука. 1964. – 607 с.

23. Боресков Г.К. Промышленные катализаторы и носители. – Новосибирск: Наука. 1972. – 101 с.

24. Мусаев Б.К. Модифицированный железохромкалиевый катализатор дегидрирования этил и изопропилбензолов// Нефтепереработка и нефтехимия, 1986. – № 10. С. 17-18.

25. Кафаров В.В., Перов В.Л., Мешалкин В.П. Принципы математического моделирования химико-технологических систем. – М.: Химия, 1974. – 344 с.

26. Руководство по газовой хроматографии. В 2-х т. Под. ред. Лейбница Э. – М.: Мир, 1988.

27. Котельников Г.Р. Исследование и разработка технологии мономеров для СК. – Ярославль: НИИМСК, 1973. С. 101-110.

28. Писаренко В.Н. Итоги науки и техники, 1981, т. 9. С 3-86.

29. Левеншпиль О. Инженерное оформление химических процессов.- М.: Химия, 1969.- 621 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Таблица 1

Стандартная теплота образования, кДж/моль

Вещества (газ)	Температура, К
298, 16
Водород
Вода	-242, 17	-245, 09	-245, 94	-246, 72	-247, 44	-248, 11	-248, 72	-249, 29
Метан	74, 95	83, 35	85, 48	87, 25	88, 69	89, 79	90, 71	91, 84
Этан	84, 79	97, 54	100, 48	102, 78	104, 62	105, 92	106, 84	107, 43
Этилен	52, 36	44, 41	42, 49	40, 89	39, 58	38, 57	37, 79	37, 21
Этилбензол	29.83	10, 42	6, 41	3, 34	1, 11	0, 26	-0, 96	-1, 17
Стирол	147.57	133, 28	130, 23	127.84	126, 08	124, 99	124, 40	124, 15
Изопрпилбензол	3, 94	-18, 31	-22, 79	-26, 15	-28, 49	-29, 87	-30, 59	-30, 17
Альфаметилстирол	113, 13	94, 95	91, 05	87, 95	85, 69	84, 34	83, 51	83, 38
Бензол	83, 05	70, 02	67, 21	64, 99	63, 27	62, 09	61, 30	60, 84
Толуол	50, 07	33, 24	29, 61	26, 81	24, 70	23, 31	22, 46	22, 08
Оксид углерода	-110, 68	-110, 32	-110, 64	-111, 08	-111, 60	-112, 16	-112, 75	-113, 36
Диоксид углерода	-394, 08	-394, 37	-394, 56	-394, 76	-395, 03	-395, 19	-395, 28	-395, 58

Таблица 2

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 Следующая ⇒