Пример расчета

Составить материальный баланс производства терефталевой кислоты:

Исходные данные:

- пропускная способность по п-ксилолу, т/сут 100

- содержание п-ксилола в растворе (уксусная кислота), %масс 50

- конверсия п-ксилола, % 91

- избыток воздуха, %масс от стехиометрии 120

Уравнение процесса окисления: С₆Н₄(СН₃)₂ + 3О₂ 2Н₂О + С₆Н₄(СООН)₂

Схема материальных потоков:

где G₁ – количество п-ксилола в растворе, кг/ч

G₂ – количество воздуха, кг/ч

G₃ – количество исходной смеси, кг/ч

G₄ – количество реакционной смеси, кг/ч

G₅ – количество раствора терефталевой и уксусной кислот, кг/ч

G₆ – количество побочных продуктов, кг/ч

Уравнение материального баланса: G₁ + G₂ = G₅ + G₆

1. Рассчитать пропускную способность по п-ксилолу: Пс = 100 ∙ 1000 / 24 = 4166,6667 кг/ч

2.Рассчитать количество п-ксилола G₁:

Таблица 1 - Состав и количество п-ксилола

3.Рассчитать количество п-ксилола с учетом конверсии:

4166,6667 кг/ч – 100%

G (п-ксилола) – 91%

G (п-ксилола) = 3791,6667 кг/ч

4. Рассчитать по уравнению реакции:

3791,6667 кг/ч Х Z Y

С₆Н₄(СН₃)₂ + 3О₂ 2Н₂О + С₆Н₄(СООН)₂

Х(кислород) = 3433,9623 кг/ч

Y(кислота) = 5937,8931 кг/ч

Z(вода) = 1287,7359 кг/ч

5.Рассчитать количество кислорода с учетом избытка:

3433,9623 кг/ч – 100%

G (кислорода) – 220%

G (кислорода) = 7554,7171 кг/ч

6. Рассчитать количество потока воздуха G₂:

Таблица 2 - Состав и количество потока воздуха

7. Рассчитать количество исходной смеси G₃

Таблица 3 - Состав и количество исходной смеси

8. Рассчитать количество реакционной смеси G₄:

Таблица 4 - Состав и количество реакционной смеси

9. Рассчитать количество раствора терефталевой и уксусной кислот G₅:

Таблица 5 - Состав и количество раствора терефталевой и уксусной кислот

10. Рассчитать количество побочных продуктов G₆:

Таблица 6 - Состав и количество побочных продуктов

11 Составить сводный материальный баланс процесса:

Таблица 7 - Сводная таблица материального баланса:

Задача № 24