Получение изопропанола

Рассчитать практические расходные коэффициенты для реагентов по основной реакции на 1 тонну целевого продукта, используя такие данные материального баланса, как технологический выход продукта f, степень превращения реагента Xa, молярное соотношение исходных реагентов и состав исходных реагентов.

Основная реакция: CH2=CH-CH3+H2O =CH3-CH(OH)-CH3

Побочная реакция: 2CH2=CH-CH3+H2O=[(CH3)2CH]2O

Производительность реактора П = 5900 т/год

Число дней работы реактора в году n = 341

Выход продукта f = 93%

Степень превращения XA = 89%

Селективность основной реакции Ф = 81%

Соотношение А:В 1:3

Состав исходного реагента A, %масс: C3H6- 97% ;

примесь C3H8 – 3%.

Состав исходного реагента В (вода) 100%.

1.1 Расчет теоретических расходных коэффициентов

1. Рассчитаем коэффициент для А (пропен):

ηтA(C3H6) = νA ּMAּ1000 =1ּ42ּ1000/1ּ60 = 700 кг

νСּMС

2. Рассчитаем коэффициент для B( вода)

ηтв(H2O ) = νB ּMBּ1000 =1ּ18ּ1000/1ּ60 =300 кг

νСּMС

1.2 Расчет практических расходных коэффициентов

1. Рассчитаем практический коэффициент для пропена:

ηпрА(C3H6)= ηта = 700/0,81 ּ 0,89ּ0,93 = 1044,1кг

ФА→ВּХAּfC

Рассчитаем практический коэффициент для смеси пропена:

ηпрА(смеси) = ηпрАּ100% = 1044,1 ּ 100%/97 = 1076,4 кг

iA

2. Рассчитаем практический коэффициент для Н2О,исходя из молекулярного соотношения исходных реагентов получения расходных коэффициентов для воды

ηпрВ = 3 ּ ηпрА=3 ּ1044,1/42,09=74,42 кмоль

ηпрВ= ηпрВ ּМВ=74,42 ּ18=1339,56 кг

Вывод

: Расчеты показали, что для получения тонны изопропанола необходимо взять 1076,4 кг пропена и 1339,56 кг воды.

2. Материальный баланс

Материальный баланс рассчитывается с целью определения расходных коэффициентов по сырью, технико-экономических показателей, объема реактора.

В основе материального баланса лежит закон сохранения вещества. В общем виде уравнение материального баланса для любого элемента ХТС может быть записано:

∑Gпр = ∑Gрасх + ∑Gрасх

∑Gпр – сумма всех входящих в элемент ХТС материальных потоков;

∑Gрасх – cумма всех выходящих из элемента ХТС материальных потоков;

∑Gрасх– сумма всех материальных потерь.

Существует теоретический и практический материальный баланс. Теоретический материальный баланс рассчитывается на основе стехеометрии основной реакции и количества получаемого продукта. Практический материальный баланс рассчитывается на основе теоретического материального баланса с учетом степени превращения, селективности, выхода, соотношения исходных реагентов, степени частоты сырья, количества применяемого растворителя, инертного газа и т. д.

А В С

Основная реакция: CH2=CH-CH3+H2O =CH3-CH(OH)-CH3

Производительность реактора П = 5900 т/год

Число дней работы реактора в году n = 341

Выход продукта f = 93%

Степень превращения XA = 89%

Селективность основной реакции Ф = 81%

Соотношение А:В 1:3

Состав исходного реагента A, %масс: C3H6- 97% ;

примесь C3H8 – 3%.

Состав исходного реагента В (вода) 100%.

2.1 Расчет теоретического материального баланса

Составить теоретический материальный баланс на 1 Кмоль/мин и на 1 кг/мин для основной реакции. Результаты расчета представить в форме таблицы.

1. Переведем производительность, выраженную в единицах массы в мольную производительность:

Gn,0 = Пּ1000 = 5900ּ1000/341ּ24ּ78 = 12,02 кмоль/ч

nּ24ּMB

2. Пересчитаем количество вещества А на 100%:

Gn,0’ = Gn,0ּ100ּMA =12,02 ּ100ּ42,09/97 = 512,5 кг/ч = 12,39 кмоль/ч

iA

3. Рассчитаем количество примесей пропена:

Gn,0’’ = Gn,0’ ּ iA примеси = 512,5 ּ0,03 = 15,87 кг/ч = 0,36 кмоль/ч

4. Рассчитаем количество воды:

GВ = Gn,0’=12,39 кмоль/ч ּ МВ=12,38 18=223,02 кг/ч =12,42 кмоль/ч

5. Рассчитаем количество выделившегося целевого продукта:

GС = Gn,0’ּ νС = 12,39ּ1/1 = 744,58 кг/ч

νA

Таблица 1. Результат расчета теоретического материального баланса