4) Расчет материальных потоков

Исходя из уравнения реакции, рассчитаем необходимое количество бензола.

Молярная масса бензола составляет 78 кг/кмоль, водорода – 2 кг/кмоль,

циклогексана – 84 кг/кмоль.

На основе уравнения реакции с учетом стехиометрических коэффициентов,

мольный расход бензола равен кмоль/ч.

Соответственно, массовый расход бензола, вступившего в реакцию, равен

кг/ч.

С учетом конверсии и селективности, требуемый расход бензола рассчитаем по формуле:

, (5.4)

где - мольный расход с учетом конверсии и селективности, кмоль/ч;

- теоретический мольный расход, кмоль/ч;

X – конверсия реагента, доли единицы;

S – селективность по целевому продукту, доли единицы.

Требуемый мольный расход бензола составляет

кмоль/ч.

Тогда путем преобразования формулы (5.3) рассчитаем требуемый массовый расход бензола:

кг/ч.

С учетом исходного соотношения реагентов, расход водорода и азота на входе в реактор составляет:

кмоль/ч;

кг/ч;

кмоль/ч;

кг/ч.

В соответствии со стехиометрическими коэффициентами, количество водорода, вступающего в реакцию составляет

кг/ч.

Соответственно, на выходе из реактора количество водорода составляет

кг/ч.

Мольное количество водорода на выходе кмоль/ч.

Количество бензола на выходе из реактора равно

кг/ч.

Мольное количество бензола на выходе равно кмоль/ч.

5) Составляем сводную таблицу материального баланса

Таблица 3 - Сводная таблица материального баланса реактора гидрирования бензола

Компонент	Приход				Расход
	кг/ч	%, масс	кмоль/ч	%, мольн	кг/ч	%, масс	кмоль/ч	%, мольн
Бензол	1166,0	49,1	14,9	11,1	58,3	2,5	0,75	0,8
Водород	164,4	6,9	82,2	61,1	79,2	3,3	39,6	43,1
Азот	1046,4	44,0	37,4	27,8	1046,4	44,0	37,4	40,7
Циклогексан	-	-	-	-	1192,9	50,2	14,2	15,4
Итого	2376,8	100	134,5	100	2376,8	100	91,9	100

Аналогично выполняется расчет материального баланса остальных аппаратов и составляется сводная таблица материального баланса всей установки.

5.3 Расчет материального баланса установки прямой гидратации

этилена

Рассчитать материальный баланс установки прямой гидратации этилена производительностью 20000 тонн в год по этанолу.

1) Исходные данные:

Производительность по этанолу– 20000 т/год;

Объем реактора – 13,6 м³;

Катализатор – фосфорная кислота, носитель – силикагель;

Количество катализатора в одном реакторе –11,7 м³;

Производительность катализатора по этанолу – 230 кг/(м^3•ч);

Конверсия этилена за проход –4,5%;

Селективность по этиловому спирту - 94,5%;

Селективность по диэтиловому эфиру - 2,5%;

Селективность по ацетальдегиду - 2,0%;

Селективность по полимерам – 1,0%;

Массовое соотношение водяной пар/этилен составляет 0,4/1;

Время на капитальный ремонт – 15 суток;

Время на перезагрузку катализатора – 72 ч;

Потери этанола – 1,2% (0,012).