2020-04-20
96
Матеріальний розрахунок окислювального дегідрування метанолу у формальдегід
Вихідні дані:
- річна продуктивність агрегату по формаліну 43000 т;
- річний фонд робочого часу 8400 год.;
- масова частка формальдегіду в товарному формаліні 0,370;
- масова частка формальдегіду у формаліні-сирці 0,290;
- втрати формаліну на всіх стадіях виробництва 3%;
- параметри подаваємого повітря: температура 25°С, тиск 0,17 МПа;
- ступінь конверсії метанолу 0,604;
- частка перетвореного метанолу, що витрачається за реакцією(1.3) - 0,3, за реакцією (1.4) - 0,605, за реакцією (1.5) - 0,075, за реакцією (1.6) - 0,02;
- масова частка води в технічному метанолі 0,1;
Визначаємо загальну витрату метанолу на процес. Розраховуємо витрату повітря на отримання формальдегіду, склад у ньому водної пари.
Годинна продуктивність агрегату по формальдегіду:
Або 1894,048/30=63,135 
З урахуванням втрат необхідно одержати в контактному апараті формальдегіду:
.
Витрата метанолу за реакціями 3-4:
Витрата метанолу за реакціями 3-6:
,
|
|
|
Де 0,605 та 0,3 - частка метанолу, перетвореного у формальдегід за реакціями 1.3 і 1.4.
,
Кількість метанолу з урахуванням ступені конверсії:
,
Кількість води у технічному метанолі:
.
Залишок метанолу у контактному газі:
,88-71,86=47,03 
За реакцією 3 витрачається метанолу:
,86*0,3=21,56 
Утворюється:
Формальдегіду: 21,56*30=646,697 
Водню: 21,56 
За реакцією 4 витрачається:
Метанолу:71,86*0,605=43,472 
Кисню: 43,472*0,5=21,736 
Утворюється:
Формальдегіду: 43,472 
Водяної пари: 43,472 
За реакцією 5 витрачається:
Метанолу:71,86*0,075=5,389 
Кисню: 5,389*1,5=8,084 
Утворюється:
Діокису вуглецю: 5,389 
Водяної пари: 5,389*2=1078 
За реакцією 6 витрачається:
Метанолу: 71,86*0,02=1,437 
Утворюється:
Окису вуглецю: 1,437 
.
Водню: 1,437*2=2,874 
.
Всього утворюється:
Водню: 21,56+2,874=24,431 
.
Водяної пари: 43,472+10,78=54,25 
.
Загальна витрата кисню:
,736+8,084=29,820 
Молярне співвідношення 02: CH 3OH дорівнює:
Кількість сухого повітря:
,
Де 0,21 - об'ємна частка кисню у сухому повітрі.
Кількість азоту у повітрі:
,
Об’ємна частка водяної пари у повітрі:
,
Де 3230- парціальний тиск водяних парів у повітрі при Т 25°, Па.
,17*106 - загальний тиск повітря, Па.
Кількість водяної пари у повітрі:
.
Сумарна кількість водяних парів:
У спиртоповітряній суміші:
.
У контактному газі:
.
Складаємо таблицю матеріального балансу.
Таблиця 3.1
Матеріальний баланс стадії синтезу формальдегіду
| Прихід | Витрата | |||||||
| компоненти | кг/год | кмоль/г | компоненти | кг/г | кмоль/г | |||
| 1. Метанол технічний | Формальдегідний газ | |||||||
| СН3ОН | 3804,17 | 118,88 | СН2О | 2080,93 | 65,029 | |||
| Н2О | 49,89 | 2,77 | СН3ОН | 1504,8 | 47,03 | |||
| О2 | 954,24 | 29,82 | СО | 40,24 | 1,44 | |||
| N2 | 3141,03 | 112,18 | СО2 | 237,12 | 5,39 | |||
|
| N2 | 3141,03 | 112,18 | |||||
|
| Н2 | 48,86 | 24,43 | |||||
|
| Н2О | 896,34 | 49,80 | |||||
| Разом | 7949,32 | 263,651 | Разом | 7949,32 | 305,287 | |||
