Получение акролеина газофазным окислением пропилена кислородом воздуха (стр. 4 из 9)

Масса пропилена, поступившего в реактор:

Масса пропилена, прореагировавшего по 2 реакции:

Масса пропилена, прореагировавшего по 3 реакции:

Масса непрореагировавшего пропилена:

Масса примесей в пропилене:

Масса технического пропилена:

Масса получаемого СО2 по второй реакции:

Масса получаемого СО по третьей реакции:

Масса получаемой воды по трём реакциям:

Число молей пропилена на входе в реактор:

Число молей кислорода на входе в реактор:

Масса кислорода, подаваемого в реактор:

Количество воздуха, подаваемого в реактор:

Количество азота, подаваемого в реактор:

Масса азота, подаваемого в реактор:

Масса воздуха, подаваемого в реактор:

10588,128 + 34852,588 = 45440,716

Масса кислорода, пошедшего на первую реакцию:

Масса кислорода, пошедшего на вторую реакцию:

Масса кислорода, пошедшего на третью стадию:

Всего потребуется кислорода по реакциям:

Масса непрореагировавшего кислорода:

Проведем пересчет массовой производительности на часовую. Календарное время (за год) 365 дней, принимаем время остановки производства 30 дней, тогда коэффициент пересчета:

Таблица – Материальный баланс узла синтеза акролеина

Приход				Расход
наименование			% масс	наименование			% масс
1.Пропилен (техн) 1.1 Пропилен 1.2 Примеси 2. Воздух 2.1 Кислород 2.2 Азот	1306,386 1286,791 19,595 45440,716 10588,128 34852,588	4548,836 4480,606 68,229 158224,573 36867,861 121356,711	2,79 2,75 0,04 97,21 22,60 74,61	1.Реакционная смесь 1.1 Акролеин 1.2 СО2 1.3 СО 1.4 Вода 1.5 Кислород 1.6 Азот 1.7 Пропилен 1.8 Примеси	1081,522 777,454 199,194 793,734 8894,333 34852,588 128,679 19,598	3765,877 2707,094 693,593 2763,781 30970,067 121356,711 448,446 68,240	2,314 1,664 0,426 1,697 19,024 74,557 0,276 0,042
Итого:	46747,102	162773,409	100	Итого:	46747,102	162773,409	100

4 Энергетический баланс узла синтеза акролеина

Энергетический баланс любого аппарата может быть представлен в виде уравнения, связывающего приход и расход энергии процесса (аппарата). Этот баланс составляется на основе закона сохранения, в соответствии с которым в замкнутой системе сумма всех видов энергии постоянна. Обычно для химико-технологических процессов составляется тепловой баланс.

Уравнение этого баланса:

[Вт]

Применительно к тепловому балансу закон сохранения энергии формулируется следующим образом: приход теплоты в данном аппарате должен быть равен расходу теплоты в том же аппарате.

Схема тепловых потоков реактора синтеза акролеина:

Q2

Q1 Q4

Q5 Q3

Q3 Q5

Рис. 4.1 – Схема распределения тепловых потоков в реакторе

- тепло, пришедшее с газово-воздушной смесью

- тепло химических реакций

- тепло, отводимое в теплообменном аппарате

- тепло, уходящее с реакционной массой

- потери тепла в окружающую среду.

Теплота химической реакции может быть найдена следующим образом:

Где

- энтальпия химической реакции в стандартных условиях при температуре синтеза.

Определим суммарное тепло химических реакций:

Определяем тепловой эффект реакции при 3800С по формуле Кирхгофа:

После подстановки и интегрирования:

Для первой реакции:

Для второй реакции:

Для третьей реакции:

Где

– количество прореагировавшего пропилена в моль/ч.

Количество тепла, проходящего с газово-воздушной смесью, определяем по формуле:

Где

- массовый расход смеси, кг/ч или кмоль/ч

- теплоемкость смеси, кДж/(кг · К) или кДж/(кмоль · К)

- температура смеси.

Изобарные теплоемкости веществ найдем по следующей формуле:

Теплоемкость смеси равна:

Так как теплоемкость смеси представляет собой удельную мольную теплоемкость, то расход необходимо перевести в мольный.

Для этого определим среднюю мольную массу смеси

: