Главное меню

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



Производство дихлорэтана оксихлорированием этилена

 

Тепловой расчет реактора

Исходные данные:

Материальные потоки – см. таблицу 3.

Технический этилен - 161,027/(3600x2) = 0,0224 кмоль/с;

Технический хлороводород - 284,301/(3600x2) = 0,0395 кмоль/с;

Воздух – 16 696,80/(3600x2) = 2,319 кмоль/с;

Продукты реакции - 815,074/(3600x2) = 0,1132 кмоль/с;

Температура в градусах Цельсия (С) : технического этилена – 125; технического хлороводорода – 160; воздуха – 150; продуктов реакции – 220.

Цель расчета – определение количества теплоты, отводимой кипящим конденсатом.

Уравнение теплового баланса в общем виде:

Ф1 + Ф2 + Ф3 + Ф4 = Ф5 + Ф6 + Фпот ,

где Ф1, Ф2, Ф3, Ф5 – тепловые потоки технического этилена, технического хлороводорода, воздуха и продуктов реакции соответственно, кВт; Ф4 - теплота экзотермических реакций; Ф6 – теплота, отводимая кипящим конденсатом, кВт; Фпот – теплопотери в окружающую среду, кВт.

Для определения значений Ф1, Ф2, Ф5 расчитывают средние молярные теплоемкости технического этилена при Т1=125+273 = 398К, технического хлороводорода при Т2=160+273 = 433К, и продуктов реакции при Т3=220+273 = 493К. Значения теплоемкостей находят по справочнику. Для упрощения расчета в поток «дихлорэтан» включены галогеносодержащие органические соединения.

Расчет средних молярных теплоемкостей:

Таблица 5

хi, %

Ci Дж/( мольxК)

Ci хi/100,

Дж/( мольxК)

Технический этилен

СН4

3

41,27

1,2381

С2 Н4

95

53,88

51,1860

С2 Н6

2

66,28

1,3256

Σ

100

53,7497

Хлороводород

Cl2

0,20

35,80

0,0716

Н2

0,47

28,96

0,1361

N2

0,74

29,13

0,2156

НCl

98,16

29,10

28,5646

C2 Н6

0,24

70,72

0,1697

C2 H4Cl2

0,19

94,92

0,1803

Σ

100

29,3379

Продукты реакции

Сl2

0,07

36,19

0,0253

N2

56,02

29,98

16,7948

О2

2,96

31,58

0,9348

СО

0,68

30,24

0,2056

СО2

1,42

45,09

0,6403

HCl

0,11

29,25

0,0322

H2О

20,15

35,42

7,1371

СН4

0,23

46,89

0,1078

С2Н4

0,32

62,26

0,1992

С2Н6

0,24

78,02

0,1872

С2H4Cl2

17,80

101,40

18,0492

Σ

100

44,3135

Тепловые потоки:

Технического этилена (поток 1):

Ф1=0,0224x53,7497x125=150,50 кВт;

Технического хлороводорода (поток 2):

Ф2=0,0395x29,3379x160=185,42 кВт;

Воздуха (поток 3):

Ф3=2,319x1,019x150=354,46 кВт;

где 1,019 – удельная теплоемкость воздуха при 150 С.

Продуктов реакции (поток 4):

Ф5=0,1132x44,3135x220=1103,58 кВт.

Рассчитывают теплоты реакций (в кДж/моль):

Реакция

СН2=СН2+2HCl + ½ O2à-129,70+(-241,81)-52,30-à ClСН2СН2Cl + Н2О  -2(-92,31)=-239,19

СН2=СН2+3O2à2СО2+2Н2О2(-393,51)+2(-241,81)-52,30= =-1322,94

СН2=СН2+2O2à2СО+2Н2О2(-110,53)+2(-241,81)-52,30= -756,98

СН2=СН2 + 3 HCl + 2O2 à -273,83+3(241,81)-52,30-àCl3C-CHO + 3H2О-3(92,31)=-774,63

СН2=СН2 + 3 HCl +1,5O2à -7,53+3(-241,81)-52,30-à ClCН= CCl2 + 3H2О-3(-92,31)=-508,33

СН2=СН2 + 4 HCl + 2O2 à -15,06+4(-241,81)-52,30-à Cl2C= CCl2 + 4H2О-4(-92,31)=-665,36

H2 + 0,5О2 ó H2O-241,81

Теплота экзотермических реакций:

Ф4=[1000/(2x3600)](138x239,19+6,544x1322,94+3,116x756,98+

+0,415x774,63+0,260x508,33+0,052x665,36+1,336x241,81)=

=(1000x44835,58)/(2x3600)= 6227,16 кВт.

Общий приход теплоты:

Фприх=150,50+185,42+354,46+6227,16=6917,54 кВт.

Принимают, что теплопотери в окружающую среду составляют 5% от общего прихода теплоты:

Фпот=0,05x6917,54=345,88 кВт.

Определяют количество теплоты, отводимой кипящим конденсатом:

Ф6прих5пот=6917,54-1103,58-345,88=5468,08 кВт.

Составляют тепловой баланс реактора (табл. 6)

Таблица 6

Приход

кВт

%

Расход

кВт

%

Тепловой поток технического этилена

150,50

2,2

Тепловой поток продуктов реакции

1103,58

16,0

Тепловой поток технического хлороводорода

185,42

2,7

Теплота, отводимая

кипящим конденсатом

5468,08

79,0

Тепловой поток воздуха

354,46

5,1

Теплопотери в окружающую среду

345,88

5,0

Теплота экзотермических реакций

6227,16

90,0

Всего…

6917,54

100,0

Всего…

6917,54

100,0