Получение дихлорэтана из этилена

Контрольная работа - Разное

Другие контрольные работы по предмету Разное

Рис. 2. Выход продуктов реакции.

 

На основании рис. 2 данные по выходу продуктов реакции сводим в табл. 1.

Таблица 1.

Выход продуктов реакции при Т=265К

Состав продуктов хлорирования, %(масс.)Дихлорэтан76,0Трихлорэтан13,9Тетрахлорэтан3,2Высшие хлориды3,2

Избыток этилена в % от стехиометрии 10

В дихлорэтане растворяется 50 % хлористого водорода

Давление в системе, МПа0,89

Производительность установки, т/год дихлорэтана10000.

Число рабочих дней в году350

Таблица 2.

Состав хлора и этиленовой фракции

Состав хлора, %(об.)Состав этиленовой фракции, %(об.)Cl2CO2H2N2C2H4C2H6C3H6981,20,30,592,06,02,0

Часовая производительность установки по дихлорэтану составляет:

.

При этом образуется:

Трихлорэтана;

Тетрахлорэтана;

Высших хлоридов;

При взаимодействии хлора с этиленом протекают следующие реакции:

(1)

(2)

(3)

(4)

Исходя из этих реакций, определяем:

1. Расход этилена на образование ди-, три-, тетрахлорэтана и высших хлоридов:

или

.

С учетом 10 %-ного избытка этилена его расход составит:

1,1318,1=349,9 м3/ч

или

349,91,250=437,4кг/ч.

 

2. Расход этиленовой фракции (с учетом 10 %-ного избытка этилена):

.

3. Расход хлора:

или

.

4. Расход технического хлора:

.

5. Количество образующегося хлористого водорода:

или

.

6. Количество отходящих газов:

ГазыОбъем, м3/чСостав %(об.)Количество,

кг/чЭтилен380,30,92-318,1=31,830,77(31,8:22,4)28=39,8Этан380,30,06=22,822,08(22,8:22,4)30=30,6Пропилен380,30,02=7,67,36(7,6:22,4)42=14,3Двуокись углерода392,50,012=4,74,56(4,7:22,4)44=9,3Азот392,5•0,005=2,01,91(2,0:22,4)28=2,5Водород392,5•0,003=1,21,14(1,2:22,4)2=0,1Хлористый водород66,50,5=33,332,18(33,3:22,4)36,5=54,2ИТОГО:103,3100,00150,6

Отходящие газы насыщены парами дихлорэтана, количество которых можно рассчитать по формуле [2]:

,

где - количество паров дихлорэтана, уносимых газами, кг/ч;

Gг количество газов, пропускаемых через дихлорэтан, кг/ч;

? коэффициент насыщения (в данном случае ?=1 [2]);

р давление пара над жидкостью (при Т=265 К р=0,0021 МПа рис. XIV [4]);

Мж молекулярная масса дихлорэтана;

Мг средняя молекулярная масса газовой смеси;

Р общее давление в системе, МПа.

Находим среднюю молекулярную массу газовой смеси:

Мг=0,307728+0,220830+0,073642+0,045644+0,0191•28+0,0114•2+0,248736,5=32,64.

Унос паров дихлорэтана составит:

.

Из реактора отводится жидкий дихлорэтан, количество которого составляет:

1190,5-1,1=1189,4 кг/ч.

 

Массовый расход сырья:

Масса газа при нормальных условиях равна его молярной массе, поделенной на объем, занимаемый одним молем, т.е. , где - плотность газа при нормальных условиях.

Этиленовая фракция:

;

;

;

Технический хлор:

;

;

;

Массовый расход сырья составит:

Этиленовая фракция:

;

;

;

Хлор технический:

;

;

.

Материальный баланс производства дихлорэтана сводим в таблицу 3:

 

Таблица 3

Материальный баланс производства дихлорэтана

№ п/пПриходкг/ч№ п/пРасходкг/ч1Этиленовая фракция482,31Дихлорэтан-сырец1561,5в том числе:в том числе:Этилен437,4дихлорэтан1189,4Этан30,6трихлорэтан217,7Пропилен14,3тетрахлорэтан50,1высшие хлориды50,12Хлор технический газообраный1231,0хлористый водород54,2в том числе:2Отходящие газы150,6хлор1219,1в том числе:двуокись углерода9,3этилен39,8водород0,1этан30,6азот2,5пропилен14,3двуокись углерода9,3хлористый водород54,2дихлорэтан1,1водород0,1азот2,5ИТОГО:1713,3ИТОГО:1712,1

Расхождение баланса составляет:

, что вполне допустимо.

 

Конверсия исходного сырья.

Основным реагентом в сырье является этилен, поэтому конверсию рассчитываем по этилену, как отношение количества израсходованного этилена (Gн-Gк), где Gк количество непрореагировавшего этилена, к общему его количеству в начале процесса Gн:

 

Селективность находим как отношение готового продукта Gп к прореагировавшему сырью Gc

 

Выход целевого продукта.

Если количество целевого (товарного) продукта Gп, то выход продукта Ф в расчете на сырье Gз составит

ЛИТЕРАТУРА

 

  1. Кутепов А.М., Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г. Общая химическая технология. Учебник для технических ВУЗов. М.: Высшая школа, 1990. 512 с.
  2. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза: Учебник для вузов. М. Химия, 1988. 592 с.
  3. Общая химическая технология: Учеб. для химико-техн. спец. вузов. В 2-х т./под ред. проф. И.П.Мухленова. М.: Высш. шк., 1984. 263 с.
  4. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1987. 576 с.
  5. Паушкин Я.М., Адельсон С.В., Вишнякова Т.П. Технология нефтехимического синтеза, в двух частях. Ч. I. Углеводородное сырье и продукты его окисления. М.: Химия, 1973. 448 с.