Пример расчета. -пропускная способность по нитробензолу техническому, (Пс), т/сут.: 30

Исходные данные:

-пропускная способность по нитробензолу техническому, (П_с), т/сут.: 30

-состав технического нитробензола, (ω _i), % масс:

нитробензол 97,5

бензол 2,5

-конверсия нитробензола, (Х),%: 98

-мольное соотношение «нитробензол: Н₂»: 1: 3,5

-содержание Н₂ в сырье (примесь N₂), % об.: 96

Уравнение процесса гидрирования: С6 Н5 NO2 +3H2 → С6 Н5 NH2 + 2H2О

Схема материальных потоков

где:G₁ – количество нитробензола, кг/ч;

G₂ - количество водорода, кг/ч;

G₃ – количество исходной смеси, кг/ч;

G₄ – количество реакционной смеси, кг/ч;

G₅ - количество водорода, кг/ч;

G₆ – количество анилина, бензола, нитробензола, кг/ч;

G₇ – количество воды, кг/ч.

Уравнение материального балансаG1 + G2 = G5 + G6 + G7

1 Рассчитать пропускную способность по нитробензолу техническому G₁:

П= , (1)

где П_с - пропускная способность по нитробензолу техническому, (исходные данные), т/сут

П=30∙1000/ 24= 1250 кг/ч

Таблица 1- Состав и количество технического нитробензола

Качественный состав	Количественный состав
Наименование:	ω i, % масс	Gi , кг/ч
Нитробензол	97,5	1218,75
Бензол	2,5	31,25
Итого:

Рассчитать массовый состав потока: G_i = ω _i · П / 100; (2)

где ω _i – содержание компонента в исходном количестве техническом нитробензоле;

2 Рассчитать массу нитробензола с учетом конверсии:

1218,75 кг/ч- 100 %

G_{нитробензола с конверсией} - 98 %

G_{нитробензола с конверсией} = 1218,75 ∙98/ 100= 1194,375 кг/ч

3 Рассчитать поток водорода: n_{нитробен}.= G_{нитробен.}(табл.1)_/ M _{нитробен}

n_{нитробен}=1218,75 / 123= 9,7104 кмоль, тогда 9,7104 кмоль – 1 кмоль

n _{водорода} кмоль - 3 кмоль

n _{водорода} = 9,7104 ∙3 /1 =33,9863 кмоль

Таблица 2 - Состав и количество водорода, G₂:

Качественный состав	Количественный состав
Наименование:	%об.	n, кмоль	Gi , кг/ч	ω i, % масс
H2		33,9863	67,9726	77,4193
N2		1,4161	19,8254	22,5807
Итого:		35,4024	87,7980

4 Рассчитать по уравнению:

1194,375 кг/ч Х Y Z

С6 Н5 NO2 + 3H2 → С6 Н5 NH2 + 2H2О

123г/моль 2 г/моль 93 г/моль 18 г/моль

Х= 1194,375∙6/ 123= 58,2622 кг/ч

Y=1194,375∙93/ 123= 903,064 кг/ч

Z=1194,375 ∙36/ 123= 349,5732 кг/ч

5 Рассчитать состав исходной смеси: G₃= G₁+ G₂ =1250+ 87,7980= 1337,798 кг/ч

Таблица 3 - Состав и количество исходной смеси

Качественный состав	Количественный состав
Наименование:	ω i, % масс	Gi , кг/ч
Нитробензол	91,1012	1218,75
Бензол	2,3359	31,25
H2	5,0809	67,9726
N2	1,4819	19,8254
Итого:		1337,798

Рассчитать массовый состав потока по формуле 2.

6 Рассчитать состав реакционной смеси, G₄:

Таблица 4 - Состав и количество реакционной смеси

Качественный состав	Количественный состав
Наименование:	ω i, % масс	Gi , кг/ч
Нитробензол	1,8220	24,375
Бензол	2,3359	31,25
H2	0,7258	9,7104
N2	1,4819	19,8254
Анилин	67,5038	903,064
Вода	26,1305	349,5732
Итого:		1337,798

Рассчитать массовый состав потока по формуле 2

7 Рассчитать количество водорода после реакции, G₅:

Таблица 5 - Состав и количество водорода

Качественный состав	Количественный состав
Наименование:	ω i, % масс	Gi , кг/ч
H2	32,8767	9,7104
N2	67,1233	19,8254
Итого:		29,5358

Рассчитать массовый состав потока по формуле 2

8 Рассчитать количество анилин, бензол, нитробензол, G₆ :

Таблица 6 - Состав и количество анилин, бензол, нитробензол

Качественный состав	Количественный состав
Наименование:	ω i, % масс	Gi , кг/ч
Нитробензол	2,5425	24,375
Бензол	3,2597	31,25
Анилин	94,1978	903,064
Итого:		958,689

Рассчитать массовый состав потока по формуле 2.

9 Рассчитать количество воды, G₇ :

Таблица 7 - Состав и количество воды

Качественный состав	Количественный состав
Наименование:	ω i, % масс	Gi , кг/ч
Вода		349,5732
Итого:		349,5732

10 Составить сводный материальный баланс процесса:

Таблица 8 - Сводная таблица материального баланса

Приход	Расход
Наименованиие	кг/ч	Наименованиие	кг/ч
Количество нитробензола G1		Количество водорода, G5	29,5358
Количество водорода, G2	29,5358	Количество анилин, бензол, нитробензол, G6	958,689
Итого	1337,798	Количество вода G7	349,5732
Итого	1337,798

Задача № 22

Исходные данные	Вариант
Производительность по установки, т/сут Состав безводной смеси реакционной смеси, % масс: -анилин -нитробензол -бензол Мольное соотношение «нитробензол: Н2» Содержание Н2 в сырье (примесь N2), % об. Потери анилина, % масс, от полученного	1:3 1,4	1:2 1,6	1:3 1,3	1:4 1,7	1:1,5 96,5 1,8	1:1,6 1,9	1:2	1: 2 1,1	1:3 1,5	1:3 0,9

Контрольные вопросы

1. Какой процесс называется гидрированием, дегидрированием.
2. Классификация процессов гидрирования.
3. Перечислите агенты для процессов гидрирования.
4. Классификация процессов дегидрирования.
5. Перечислите катализаторы, ускоряющие процессы гидрирования и дегидрирования.
6. Разберите механизм процессов гидрирования и дегидрирования.
7. Что такое диспропорционирование, классификация, примеры.