реферат, рефераты скачать Информационно-образоательный портал
Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,
реферат, рефераты скачать
реферат, рефераты скачать
МЕНЮ|
реферат, рефераты скачать
поиск
Синтез циклогексанона

Вывод: Таким образом, в результате расчета установили, что при получении 1 тонны циклогексанона необходимо взять 856,8 кг циклогексана и 326,4 кг кислорода. При этом выделяется 183,6 кг воды.

2.2. Расчет практического материального баланса


Задание: Составить практический материальный баланс для получения циклогексанона:

Основная реакция



Побочная реакция



Молярные массы веществ участвующих в реакциях:

– основная реакция


 

 


– побочная реакция  – примеси

 

 


Переведем годовую производительность реактора, выраженную в единицах массового потока, в единицу мольного потока:


где П - массовая производительность реактора, т/год;

Gn - мольная производительность, ;

n - число дней работы реактора в году;

M - молекулярная масса целевого продукта – циклогексанона;


        


где 1000, 24, 60 – переводные коэффициенты.

Производительность с учетом технологического выхода продукта:


  


Рассчитаем приходную часть материального баланса

Количество циклогексана, требуемого для получения 0,216  циклогексанона:


   


Количество циклогексана, требуемого для получения 0,216  циклогексанона с учетом селективности:


  


Количество циклогексана, необходимого для получения циклогексанона с учетом степени превращения:

    


Количество циклогексана, пошедшее на побочную реакцию:


    


Количество непрореагировавшего циклогексана:


       


Количество циклогексана, с учетом состава прореагировавшей смеси:


  


Количество примесей, поступающих с оксидом углерода:



Количество кислорода, поступающего с циклогексаном, с учетом мольного соотношения:


        


Количество кислорода, с учетом состава:

        


Количество примесей, поступающих с кислородом:


    


Количество кислорода, пошедшее на основную реакцию:


  


Количество кислорода, пошедшее на побочную реакцию:



Количество непрореагировавшего кислорода:


   

Рассчитаем расходную часть материального баланса

Количество циклогексанона, образовавшегося в ходе реакции:


  


Количество воды:

  


Количество циклогексанона, образовавшегося в ходе побочной реакции:


 


Результаты расчетов сводим в таблицу:


Таблица 3. Практический материальный баланс

Приход

Расход

Вещество

%

мольн

%

массов.

Вещество

% мольн

% массов.

С6Н12

0,26

8,54

21,84

21,15

С6Н10О

0,216

7,10

21,17

20,50

О2

0,52

17,08

16,64

16,11

Н2О

0,216

7,10

3,89

3,77

С6Н6

0,028

0,92

2,184

2,12

С6Н12О

0,004

0,13

0,4

0,39

N2

2,236

73,46

62,60

60,62

С6Н12 непр.

0,04

1,31

3,36

3,25






О2 непр.

0,302

9,93

9,66

9,355






С6Н6

0,028

0,92

2,184

2,115






N2

2,24

73,51

62,60

60,62

Итого:

3,044

100

103,264

100

Итого:

3,042

100

103,264

100


Вывод: Таким образом, в результате расчета практического материального баланса установили что для получения 21,17  циклогексанона необходимо взять 21,84  циклогексана и 16,64  кислорода. Это соотношение с учетом заданных технико-экономических показателей, а также состава исходного сырья и молярного соотношения исходных реагентов. Полученные данные будут далее использованы при расчете теплового баланса.


III. Расчет теплового баланса

Цель теплового баланса – определение количества тепла, которое необходимо подвести (или отвести) из зоны реакции для поддержания постоянной температуры, т.е. определить тепловую нагрузку на реактор.

Тепловой баланс составляется для стадии синтеза при изотермическом режиме процесса.

Тепловой баланс рассчитывается по данным материального баланса с учетом тепловых эффектов (экзо- и эндотермических) химических реакций и фазовых превращений (испарение, конденсация, плавление, кристаллизация, возгонка), происходящих в реакторе, подвода тепла с исходными реагентами и отвода тепла с продуктами реакции тепловых потерь.

Тепловой баланс составляется на основе закона сохранения энергии, в соответствии с которым: . Левая часть уравнения составляет тепло всех входящих потоков в реактор, а правая – тепло выходящих потоков из реактора и энергетических потерь.

Задание: Рассчитать на основании данных материального баланса и вышеприведенных данных тепловой баланс реакции получения циклогексанона.

Дано:



Таблица 4. Данные теплового баланса

Температура исходных компонентов

170º С

443 К

Температура продуктов реакции

360º С

633 К

Тепловые потери от прихода тепла

9%

0,08


Таблица 5. Данные материального баланса и термодинамические свойства веществ – участников реакции


Вещество

Ср = f(Т)


а


в*103


c*106


c’*10-5

Приход

С6Н12

0,26

-123,1

298,2

106,3

51,72

598,8

-230,0

О2

0,52

0

205,04

29,37

31,46

3,39

-3,77

С6Н6

0,028

49,04

173,2

136,1

59,5

255,02

N2

2,236

0

191,489

29,12

27,88

4,27

Расход

С6Н10О

0,216

-198

296

3,08

565

300

Н2О

0,216

-241,81

188,72

33,61

30,00

10,71

0,33

С6Н12О

0,004

-294,97

244,2

-13,26

721,9

-408,9

С6Н12

0,04

-123,1

298,2

106,3

51,72

598,8

-230,0

О2

0,302

0

205,04

29,37

31,46

3,39

-3,77

С6Н6

0,028

49,04

173,2

136,1

59,5

255,02

N2

2,236

0

191,489

29,12

27,88

4,27


3.1 Рассчитаем приходную часть теплового баланса

 

Определим количество тепла, поступающее в реактор с исходными реагентами:


  


где Срi – изобарные теплоемкости исходных реагентов;

Gi – мольный поток i-того реагента;

Тi – температура исходных реагентов;

а) рассчитаем для циклогексана:


 

 


б) рассчитаем для кислорода:


   


в) рассчитаем для бензола:


        

       


г) рассчитаем для азота:


  


.


Определим количество тепла, которое выделяется или поглощается в результате химической реакции:



а) для основной реакции:


        


 

  или 67915,59

б) для побочной реакции:


  

 

  или 651,74


Так как тепло поглощается во всех реакциях (основной и побочной), получаем:


;      


Так как >0, то реакция экзотермическая и данное значение ставим в приход теплового баланса.


3.2 Рассчитаем расходную часть теплового баланса


Определим количество тепла, которое выходит из реактора с продуктами реакции:

;

;


где Срj – изобарные теплоемкости исходных реагентов;

Gj – мольный поток j-того реагента;

Тj – температура исходных реагентов.


а) рассчитаем для циклогексанона:


 

 


б) рассчитаем для воды:


 

 


в) рассчитаем для циклогексанола:


 

 


г) рассчитаем для непрореагировавшего циклогексана:


 

   


д) рассчитаем для непрореагировавшего кислорода:


 

 


е) рассчитаем для бензола:


 

 


ж) рассчитаем для азота:


 

 


Определим количество тепла, расходуемое на нагревание исходных реагентов до температуры химической реакции:


;

 


а) рассчитаем для циклогексана:


 

 


б) рассчитаем для кислорода:


 

 


в) рассчитаем для бензола:


 

 


г) рассчитаем для азота:


 

 

.


Определим тепловые потери в ходе реакции:


 

 .


Определим тепловую нагрузку на реактор:


 

 


Так как QF > 0, тепло надо нужно подводить, это значение ставиться в приход теплового баланса.

Полученные данные сводим в таблицу теплового баланса:


Таблица 6. Тепловой баланс

Приход

Расход

Тепловой поток

%

Тепловой поток

%

70089,98

39,40

133202,082

74,88

68567,33

22,05

32208,3592

18,10

39232,2891

38,55

12479,1579

7,02

Итого:

177889,5991

100

Итого:

177889,5991

100


Определим поверхность теплообмена:


 

 


Вывод: Таким образом, в результате проведенного расчета теплового баланса установили что данная реакция экзотермическая (т.к. >0) идет с выделением тепла. Для поддержания заданной температуры тепло необходимо подводить в количестве QF=39232,2891 . Процент подводимого тепла невысокий, значит мы можем предположить что температура для данного процесса выбрана оптимальная.

Страницы: 1, 2, 3, 4



© 2003-2013
Рефераты бесплатно, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.