Главное меню

Карта сайта
Главная
Курсовые работы
Отчеты по практикам
Лабораторные работы
Методические пособия
Рефераты
Дипломы
Лекции



Производство дихлорэтана оксихлорированием этилена

 

Материальный расчет

Исходные данные:

СН2=СН2+2HCl + ½ O2 → ClСН2СН2Cl + Н2О

G1 =3,7 кг/ с= 13320 кг/ч=106560т/г;

Годовой фонд рабочего времени 8000 ч;

Потери 1,2 – дихлорэтана на последующих стадиях 2,5%;

Степень конверсии этилена 0,97;

Селективность по 1,2 – дихлорэтану в расчете на этилен   0,93;

Состав технического этилена [  ]: метан – 3,000; этилен – 95,000; этан – 2,000;

Степень конверсии хлороводорода 0,987;

Состав технического хлороводорода [ ]: хлор – 0,20; водород – 0,47; азот – 0,74; хлородовород – 98,16; этан – 0,24; тетрахлорэтилен – 0,10; 1,2 – дихлорэтан – 0,09;

Последовательность расчета :

  • определяют расход технического этилена и его состав;
  • рассчитывают изменение состава газовой смеси в процессе окислительного хлорирования;
  • определяют расход хлороводорода и состав технического хлороводорода;
  • рассчитывают расход воздуха;
  • уточняют состав продуктов окислительного хлорирования и составляют материальный баланс стадии.

Схема потоков стадии оксихлорирования приведена на рис:

1 – этилен; 2 – хлороводород; 3 – воздух; 4 – продукты реакции; 5 – конденсат; 6 – пароводяная эмульсия.

Часовая производительность установки по 100% - му 1,2 – дихлорэтану:

3,7 x3600 = 13320 кг/ч

В реакторе оксихлорирования необходимо получить 1,2 – дихлорэтана (с учетом потери 2,5%  1,2 – дихлорэтана на последующих стадиях):

(13320x100)/(100,0 – 2,5) = 13662/99 = 138 КМоль/ч, где 99 – молярная масса дихлорэтана, г/Моль.

Расход этилена с учетом селективности процесса: 138/0,93 = 148,387 КМоль/ч.

В реактор оксихлорирования необходимо подать:  100% - го этилена с учетом степени конверсии: 148,387/0,97 – 152,976КМоль/ч;

Технического этилена: 152,976/0,95 – 161,027 КМоль/ч.

Состав технического этилена по компонентам ( поток 1):

Таблица 1

СН4

С2 Н4

С2 Н6

Σ

хi, %

3

95

2

100

nT, КМоль/ч

4,831

152,976

3,220

161,027

mT, кг/ч

77,3

4283,3

96,6

4457,2

wi, %

1,734

2,167

2,167

100,000

По целевой реакции

СН2=СН2+2HCl + ½ O2 → ClСН2СН2Cl + Н2О (1)

Образуется:

  • 1,2 – дихлорэтана: 138 КМоль/ч или 13662 кг/ч;
  • Водяного пара: 138 КМоль/ч или 2484кг/ч;

Расходуется:

  • Этилена: 138 КМоль/ч или 3864 кг/ч;
  • Хлороводорода: 2x138=276 КМоль/ч или 10074 кг/ч;
  • Кислорода: 0,5x138=69 КМоль/ч или 2208 кг/ч;

Расход этилена на побочные реакции:

148,387 – 138 = 10,387 КМоль/ч;

По реакции

СН2=СН2 + 3O2 -> 2СО2 + 2Н2О(2)

Реагирует 63% этилена (по экспериментальным данным) от общего его расхода на побочные реакции, что составляет:

  • 0,63 x 10,387 = 6,544 КМоль/ч или 183,2 кг/ч;

Расходуется кислорода:

  • 3x 6,544 = 19,632 КМоль/ч или 628,2 кг/ч;

Образуется:

  • Диоксида углерода: 2x6,544 = 13,088 КМоль/ч или 525,9 кг/ч;
  • Водяного пара: 13,088 КМоль/ч или 235,6 кг/ч;

По реакции

  • СН2=СН2 + 2O2 -> 2СО + 2Н2О(3)

Реагирует 30% этилена, что составляет:

  • 0,3 x 10,387 = 3,116 КМоль/ч или 87,3 кг/ч;

Расход кислорода:

  • 2 x 3,116 = 6,232 КМоль/ч или 199,4 кг/ч;

Образуется:

  • Оксида углерода: 6,232 КМоль/ч или 174,5 кг/ч;
  • Водяного пара: 6,232 КМоль/ч или 112,2 кг/ч;

По реакции

СН2=СН2 + 3 HCl + 2O2 -> Cl3C-CHO + 3H2О(4)

Реагирует 4% этилена, что составляет:

  • 0,04 x 10,387 = 0,415 КМоль/ч или 11,6 кг/ч;

Расходуется:

  • Хлороводорода: 3 x 0,415 = 1,245 КМоль/ч или 45,4 кг/ч;
  • Кислорода: 2 x 0,415 = 0,830 КМоль/ч или 26,6 кг/ч;

Образуется:

  • Хлораля ( трихлорацетальдегида): 0,415 КМоль/ч или 61,2 кг/ч;
  • Водяного пара: 1,245 КМоль/ч или 22,4 кг/ч

По реакции

СН2=СН2 + 3 HCl + 1,5O2 -> ClCН= CCl2 + 3H2О(5)

Реагирует 2,5% этилена, что составляет:

  • 0,025 x 10,387 КМоль/ч или 7,3 кг/ч;

Расходуется:

  • Хлороводорода: 3 x 0,260 = 0,780 КМоль/ч или 28,5 кг/ч;
  • Кислорода: 1,5 x 0,260 = 0,390 КМоль/ч или 12,5 кг/ч;

Образуется:

  • Трихлорэтилена: 0,260 КМоль/ч или 34,9 кг/ч;
  • Водяного пара: 0,780 КМоль/ч или 14,0 кг/ч;

СН2=СН2 + 4 HCl + 2O2 -> Cl2C= CCl2 + 4H2О(6)

Реагирует 0,5% этилена, что составляет:

0,005 x 10,387 = 0,052 КМоль/ч или 1,5 кг/ч;

Расходуется:

  • Хлороводорода: 4 x 0,052 = 0,208 КМоль/ч или 7,6 кг/ч;
  • Кислорода: 2x0,052 = 0,104 КМоль/ч или 3,3 кг/ч;

Образуется:

  • Тетрахлорэтилена: 0,052 КМоль/ч или 8,6 кг/ч;
  • водяного пара: 0,208 КМоль/ч или 3,7 кг/ч

Расход хлороводорода по реакциям 1, 4 – 6:

  • 276 + 1,245 + 0,780 + 0,208 = 278,233 КМоль/ч или 10155,5 кг/ч;

Селективность процесса в расчете на хлороводород:

  • 276/278,233 = 0,992 или 99,2%

Расход хлороводорода с учетом его степени конверсии:

  • 278,233/0,997 = 279,0 КМоль/ч или 10186,1 кг/ч;

Остается хлороводорода в продуктах реакции:

  • 279,070 - 278,233 = 0,837 КМоль/ч или 30,6 кг/ч;

Выход 1,2 – дихлорэтана в расчете на поданный хлороводород:

  • 276/279,070 = 0,99 или 99%

Расход технического хлороводорода с учетом его состава:

  • 279,070/0,9816 = 284,301 КМоль/ч;