Расчет материальный баланс

5.1 Блок-схема:

 

 

 

Блоки: 1 – синтез, 2 – закалка, конденсация, абсорбция, 3 – разделение органической и водной фаз, 4 – промывка;

Потоки:

010 –этилен

011 –хлороводород

012 –кислород

12 – реакционные газы

022 – вода в абсорбер

201 – хлороводород водный

23 – конденсат на разделение

301 – водная фаза

34 – раствор на промывку (органическая фаза)

042 – раствор щелочи

401 – 1,2-дихлорэтан

402 – водный раствор, непр. NaOH, NaCl, гидрат глиоксалевой кислоты

 

5.2 Допущения расчета материального баланса:

· С целью упрощения расчетов в качестве побочных реакций рассматривают только образование хлораля.

· Конверсия этилена принимается равной 100%.

· Считаем, что раствор, выходящий из промывной колонны содержит гидрат глиоксалевой кислоты, хлорид натрия, гидроксид натрия и воду.

 

Табл. 1. Исходные данные.

Показатель	Значения
Конверсия HCl, %	99,0
Селективность, %	98,0
Содержание NaOH в промывном растворе, % (по массе)	5,0
Избыток NaOH по отношению к стехиометрическому	5,0
Концентрация HCl в растворе, выходящем из абсорбера, % (по массе)	15,0
Базис расчета, кг 1,2-дихлорэтана на выходе из промывной колонны

 

Основная реакция:

CH₂=CH₂ + 2HCl + 0,5О₂ → СН₂Сl-СН₂Сl + Н₂О (1)

Побочная реакция:

CH₂=CH₂ + 3HCl + 2О₂ → Сl₃С-СНO + 3Н₂О (10)

Удаление хлораля:

Cl₃C-CHO + 3NaOH = 3NaCl + (HO)₂CHCOOH (11)

 

«Базисные» уравнения по дихлорэтану и хлоралю (первый блок):

 

Масса поступающего хлороводорода:

 

Масса непрореагировавшего хлороводорода:

 

Масса поступающего кислорода:

 

Масса прореагировавшего кислорода:

 

Масса непрореагировавшего кислорода:

 

Масса поступающего этилена:

 

Масса воды, поступившей в абсорбер:

 

Масса воды, образовавшейся в результате реакций (1) и (10):

 

Масса образовавшегося хлораля:

 

Масса поступившей щелочи:

 

Масса непрореагировавшей щелочи:

 

Масса воды, поступившей со щелочью:

 

Масса образовавшегося хлорида натрия:

 

Масса образовавшегося гидрата глиоксалевой кислоты:

 

5.3 Технологические показатели

Выход ДХЭ по этилену:

Расходные коэффициенты:

 

 

Табл. 2. Материальный баланс окислительного хлорирования этилена.

Приход	Расход
Название	Масса, кг	%	Название	Масса,кг	%
HCl		26,03	ДХЭ		34,25
Этилен		10,01	HCl		0,26
O2		6,00	Вода:
Вода, поступившая в абсорбер		1,48	Поступившая в абсорбер		1,48
Раствор NaOH на промывку:			Получившаяся в результате реакций		6,50
NaOH		2,82	Из раствора щелочи	4700,6	53,66
Вода		53,66	Гидрат глиоксалевой к-ты	37,96	0,43
			NaCl	72,45	0,83
			O2	13,5	0,15
			NaOH	197,9	2,26
Всего	8758,9		Всего	8742,8	99,82
			невязка	16,1	0,18

 

 

5.4 Поточная диаграмма синтеза 1,2-дихлорэтана:

В блоке разделения происходит разложение на две фазы: оргническую и неорганическую, водную. 1,2-дихлорэтан обладает небольшой растворимостью в воде (0,88г/100мл, что эквивалентно 0,87%_мас) так же, как и вода обладает небольшой растворимостью в ДХЭ (0,16%_мас).

Для определения количеств ушедших во время разделения ДХЭ и воды составим систему уравнений, приняв массу ушедшего ДХЭ за X, а ушедшей воды - за Y.

 

 

Масштаб: 1см=1000кг

 

 

6. Список используемой литературы:

· Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1975. – 734 с.

· Тимофеев В.С., Серафимов Л.А. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Высш. шк., 2003. – 536 с.

· Журнал. Успехи современного естествознания. – 2014. - № 9 (часть 1) – С. 162-163.

· Ильичева О.Е., Федченко С.В. Ядовитые технические жидкости. Методическая разработка. – Челябинск, 2011.

· МуганлинскийФ.Ф., ТрегерЮ.А., Люшин М.М. Химия и технология галогенорганических соединений. – М.: Химия, 1991.

· Флид М. Р. Винилхлорид: химия и технология. В 2-х кн. Кн. 1 / М. Р. Флид, Ю. А. Трегер. – М.: Калвис, 2008. – 584 с.