Каталитическое дегидрирование этилбензола в стирол
Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Ноября 2015 в 14:45, курсовая работа
Описание работы
В настоящий момент стирол используют преимущественно как мономер для производства полистирола, бутадиен-стирольных каучуков, сополимеров с акрил онитрил ом, вини л хлорид ом и другими мономерами. В меньших количествах применятся в качестве растворителя полиэфирных пластмасс и для модификации алкидных полимеров, а также в качестве добавки к моторному топливу. Мировое производство стирола составляет около 12 млн. т в год.
Стружка из полистирола, растворенная в стироле, образует идеальный клей для полистирола: под действием тепла и остатков полимеризаторов клеевой шов достаточно быстро полимеризуется и полностью исчезает, таким образом, 2 детали превращаются в единый монолит.
Содержание работы
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..3
Литературный обзор…………………………………………………..5
Открытие стирола……………………………………………………….6
Химизм реакции дегидрирования этилбензола……………………….7
Оформление реакторного узла установки……………………………..9
Альтернативные методы получения стирола………………………….11
Техника безопасности и экология при производстве стирола……….15
Технологическая схема производства стирола дегидрированием этилбензола………………………………………………………………16
Основные исходные данные…………………………………………….21
Расчетная часть……………………………………………………..…23
Расчет материального баланса установки……………………………...23
Тепловой баланс реактора дегидрирования…………………………29
Вывод……………………………………………………………………………36
Список использованной литературы…………………………………………37
Файлы: 1 файл
курсач.docx
— 327.13 Кб (Скачать файл)
- Основные исходные данные
Годовая производительность установки дегидрирования этилбензола в стирол составляет 100 000 т/год по целевому продукту. Исходные данные для проектирования процесса дегидрирования этилбензола в стирол взяты в соответствии с выданным преподавателем заданием(Вариант №4) и представлены в таблицах 6-9[6].
Таблица 2 – Состав свежего технического этилбензола, , % масс.
№п/п |
Компоненты |
Состав, % масс. |
1 |
Бензол |
0,5 |
2 |
Этилбензол |
98,6 |
3 |
Растворенный кислород |
0,2 |
4 |
Растворенный азот |
0,7 |
Итого |
100,00 | |
Таблица 3 – Состав рециркулирующего технического
этилбензола,
, % масс.
№п/п |
Компоненты |
Состав, % масс. |
1 |
Бензол |
0,12 |
2 |
Толуол |
1,68 |
3 |
Этилбензол |
97,1 |
4 |
Стирол |
1,1 |
Итого |
100,00 | |
Таблица 4 – Состав продуктов разложения этилбензола , % масс.
№п/п |
Компоненты |
Состав, % масс. |
1 |
Водород |
2,2 |
2 |
Углерод в СО |
0,07 |
3 |
Углерод в СО2 |
1,43 |
4 |
Метан |
0,32 |
5 |
Этилен |
0,18 |
6 |
Бензол |
1,8 |
7 |
Толуол |
3,9 |
8 |
Стирол |
89,2 |
9 |
Смолы, включая кокс |
0,9 |
Итого |
100 | |
Таблица 5 – Показатели дегидрирования этилбензола
№ п/п |
Обозна-чение |
Расшифровка |
Числовое значение |
1 |
n |
Число часов работы установки в году |
8400 |
2 |
Аб |
Расход бензола на получение 1 т товарного этилбензола, т |
0,770 |
3 |
Аэ |
Расход этилена на получение 1 т товарного этилбензола, т |
0,295 |
4 |
K |
Конверсия этилбензола, % |
43,9 |
5 |
Пэб |
Потери изопропилбензола при дегид-рировании и ректификации, % масс. |
1,1 |
6 |
Пст |
Потери стирола при дегидрировании и ректификации, % масс. |
1,5 |
7 |
m |
Массовое отношение водяного пара к этилбензольной шихте на входе в реактор дегидрирования |
2,7 |
8 |
yрст |
Содержание стирола в стироле-ректификате, % масс. |
99,75 |
9 |
gст |
Производительность одного контакт-ного аппарата по стиролу, кг/ч |
1000 |
10 |
τ |
Доля времени, затраченного на дегид-рирование на 1 цикл работы контакт-ного аппарата |
0,95 |
11 |
TШ |
Температура этилбензольной шихты на входе в камеру смешения контактного аппарата, К |
793 |
12 |
ТВХ |
Температура на входе в реакционную зону контактного аппарата, К |
908 |
II. Расчетная часть
1. Расчет
материального баланса
1.1. Часовая производительность
установки дегидрирования по
свежему техническому
Gсв=Gсвг*103/n=100000*103/
1.2. Количество разлагающегося 100%-ного ЭБ с учетом потерь при дегидрировании и ректификации, кг/ч:
Gэбр=Gэбсв*(100-Пэб)/100=11
1.3. Потери ЭБ при дегидрировании и ректификации, кг/ч:
Gэбп=Gэбсв-Gэбр=11 904,8 -11773,85=130,9528
1.4. Общее количество 100%-ного этилбензола, которое необходимо подать в реактор дегидрирования с учетом заданной конверсии этилбензола, кг/ч:
Gэбк=Gэбр*100/К=11773,85*100/
1.5. Количество 100%-ного рециркулирующего этилбензола, кг/ч:
Gэбрец=Gэбк-Gэбр=26819,7-
Таблица 6. Количество и состав свежего технического этилбензола.
№ |
компоненты |
состав хсв,% мас. |
кг/час |
1 |
бензол |
0,5 |
59,5 |
2 |
этилбензол |
98,6 |
11738,1 |
3 |
раствор.О2 |
0,2 |
23,8 |
4 |
раствор. N2 |
0,7 |
83,3 |
Итого |
100,00 |
11904,8 | |
1.6. Количество и состав рециркулирующего технического этилбензола.
Таблица 7. Количество и состав рециркулирующего технического этилбензола
№ |
Компоненты |
состав хрец,i, % мас. |
кг/час |
1 |
бензол |
0,12 |
18,1 |
2 |
толуол |
1,68 |
252,8 |
3 |
этилбензол |
97,10 |
14609,5 |
4 |
стирол |
1,10 |
165,5 |
Итого |
100,00 |
15045,9 | |
1.7. Количество и состав этилбензольной шихты, поступающей в реактор.
Таблица 8. Количество и состав этилбензольной шихты, поступающей в реактор.
№ |
Компоненты |
кг/ч |
% масс |
1 |
Бензол |
77,6 |
0,29 |
2 |
Толуол |
252,8 |
0,94 |
3 |
Этилбензол |
26347,7 |
97,76 |
4 |
Стирол |
165,5 |
0,61 |
5 |
Растворенный O2 |
23,8 |
0,09 |
6 |
Растворенный N2 |
83,3 |
0,31 |
7 |
Итого |
26950,7 |
100 |
1.8. Количество водяного пара подаваемого в реактор
Gв.п= 26950,7*2,7 =72766,76 кг/ч.
1.9. Таблица 9. Количество и состав продуктов разложения этилбензола.
№ |
Kомпоненты |
Cостав zi, % масс. |
кг/час |
1 |
водород |
2,20 |
259,0 |
2 |
углерод в CO |
0,07 |
8,2 |
3 |
углерод в СО2 |
1,43 |
168,4 |
4 |
метан |
0,32 |
37,7 |
5 |
этилен |
0,18 |
21,2 |
6 |
бензол |
1,80 |
211,9 |
7 |
толуол |
3,90 |
459,2 |
8 |
стирол |
89,20 |
10502,3 |
9 |
смолы, вкл. кокс |
0,90 |
106,0 |
Итого |
100,00 |
11773,8 | |
Продукты разложения водяного пара
Согласно уравнению: C + H2O → CO + H2
G(H2Oпар) = 8,2*2*18/12 = 24,72 кг/ч
G(CO) = 8,2*28/12 = 19,23 кг/ч
G(Н2) = 24,72 *2/18 = 2,75 кг/ч
G(O2) = 19,23-8,2 = 11,0 кг/ч
Согласно уравнению: C + 2H2O → CO2 + 2H2
G(H2O) = 168,4*2*18/12 = 505,1 кг/ч
G(CO2) = 168,4*44/12 = 617,34 кг/ч
G(Н2) = 505,1 *2/18 = 56,12 кг/ч
G(O2) = 617,34-168,4 = 449,0 кг/ч
G(H2Oпар) (общ) = 24,72+505,1 = 529,82 кг/ч
G(Н2) (общ) = 2,75+56,12 = 58,87 кг/ч
GΣпр=Gэбр+Gвпр=11773,85+529,
- 10. Выход стирола в расчете на пропущенный ЭБ, %:
ᵞ=Gстпр*Mэб/(Mст*Gэбш)*100=
1.11. Селективность стирола, %:
β= Gстпр*Mэб/(Mст*Gэбp)*100=
- Потери стирола при дегидрировании и ректификации, кг/ч:
Gстпот=Gсткг*Пст/100=10502,3*
1.13.Количество 100%-ного стирола на выходе с установки, кг/ч:
Gств=Gсткг-Gстпот=10502,3-157,
1.14.Часовая
14.Годовая производительность
установки по стиролу-
Компоненты |
Количество сырья, кг/ч |
Продукты разложения, кг/ч |
продукты реакции |
контактный газ | |||||
поступ. |
разл. |
не разл. |
ЭБ |
H2O |
всего |
кг/ч |
кг/ч |
% масс | |
Водород |
|
259,0 |
58,9 |
317,9 |
317,9 |
317,9 |
0,321 | ||
Метан |
|
37,7 |
|
37,7 |
37,7 |
37,7 |
0,038 | ||
Этилен |
|
21,2 |
|
21,2 |
21,2 |
21,2 |
0,021 | ||
Бензол |
77,6 |
77,6 |
211,9 |
|
211,9 |
289,5 |
211,9 |
0,214 | |
Толуол |
252,8 |
252,8 |
459,2 |
|
459,2 |
712,0 |
459,2 |
0,463 | |
Этилбензол |
26347,7 |
11773,84 |
14573,8 |
|
|
14573,8 |
14573,8 |
14,705 | |
Стирол |
165,5 |
165,5 |
10502,3 |
|
10502,3 |
10667,8 |
10502,3 |
10,597 | |
СО2 |
|
168,4 |
449,0 |
617,3 |
617,3 |
617,3 |
0,623 | ||
СО |
|
8,2 |
11,0 |
19,2 |
19,2 |
19,2 |
0,019 | ||
Раств. О2 |
23,8 |
23,8 |
|
|
23,8 |
23,8 |
0,024 | ||
Раств. N2 |
83,3 |
83,3 |
|
|
83,3 |
83,3 |
0,084 | ||
Смолы+кокс |
|
106,0 |
|
106,0 |
106,0 |
||||
В.П. |
72766,8 |
529,82 |
72236,9 |
|
|
72236,9 |
72236,9 |
72,890 | |
Итого: |
99717,4 |
12303,7 |
87413,7 |
11773,8 |
518,8 |
12292,7 |
99706,4 |
99104,6 |
100,0 |