Рассчитываем необходимое количество водяного пара:
13 000 (бензина) кг/час – 60%
х (водяного пара) кг/час – 40%
х= 13 000 ∙ 40/ 60 = 8 666,80 = 8 667 кг/час
Рассчитываем исходную смесь бензина с паром:
13 000 кг + 8 667 кг = 21 667 кг/час
Состав исходного сырья: бензина с водяным паром сведем в табл. 18.
Состав исходного сырья с водяным паром
Таблица 18
| Состав | % масс. | Кг/час |
| Бензол | 4,76 | 598,01 |
| Циклогексан | 21,76 | 4 064,73 |
| Гексан | 41,48 | 8 337,46 |
| Водяной пар | 32,00 | 8 667,00 |
| Итого: | 100,00 | 21 667,00 |
В результате пиролиза бензина образуется пирогаз. Объем компонентов пирогаза рассчитываем с помощью пропорции:
Объем получаемого водорода:
21 667,00 кг – 100%
х - 0,71%
х = 0.71 ∙ 21 667,00/100=153,84 кг/час
Объем получаемого оксида углерода:
21 667,00 кг – 100%
х - 0.05%
х = 0.05 ∙ 21 667,00/100=10,84 кг/час
По такому же принципу рассчитываем остальные компоненты пирогаза и сводим в табл. 19
Состав пирогаза
Таблица 19
| Состав | % масс. | Кг/час |
| Н2 | 0,71 | 153,84 |
| СО | 0,05 | 10,83 |
| СО2 | 0,01 | 2,17 |
| Н2S | 0,01 | 2,17 |
| CH4 | 11,49 | 2 489,54 |
| C2H2 | 0,47 | 101,83 |
| C2H4 | 21,26 | 4 606,40 |
| C2H6 | 2,09 | 452,84 |
| C3H4 | 0,71 | 153,84 |
| C3H6 | 8,56 | 1 854,70 |
| C3H8 | 0,23 | 49,83 |
| C4H4 | 0,13 | 28,17 |
| C4H6 | 2,93 | 634,84 |
| C4H8 | 2,07 | 448,51 |
| C4H10 | 0,21 | 45,50 |
| бензол | 5,39 | 1 167,85 |
| толуол | 3,00 | 650,00 |
| Ксилол | 1,06 | 229,67 |
| С5 | 2,06 | 446,34 |
| С6 | 0,46 | 99,67 |
| С7 | 0,07 | 15,17 |
| С8 | 0,01 | 2,17 |
| С9 | 0,64 | 138,67 |
| С10 | 0,29 | 62,83 |
| Масло | 3,27 | 708,52 |
| Вода | 32,32 | 7 002,77 |
| Технологические потери | 0,5 | 108,33 |
| Итого: | 100,00 | 21 667,00 |
Технологические потери берем из масляного потока и принимаем равные 0,5% , т.е. 108,33 кг/час. Следовательно, пересчитываем массовые проценты по пирогазу:
21 667,00 – 108,33= 21 558,67 кг/час
Рассчитываем процент массовый объема водорода в пирогазе:
21 450,33 кг – 100%
153,84 - х
х = 153,84 ∙ 100/21 450,33= 0,72%
Результаты подсчетов материального баланса сведем в табл.21 материального баланса: как по массе исходных веществ и продуктов реакции в целом, так и по углеводородному составу, но уже учитывая масло для нагрева бензина в теплообменнике и воду для закалки в ЗИА.
Материальный баланс печи пиролиза
Таблица 21
| Приход | Расход | ||||||||
| Статья баланса | кг/час | % | Статья баланса | кг/час | % | ||||
| 1. Смесь бензина с водяным паром, в том числе: | 21 667,00 | 25,00 | 1. Пирогаз всего, в том числе: | 21 667,00 | 25,00 | ||||
| - бензол | 598,01 | 0,69 | Н2 | 153,84 | 0,18 | ||||
| - циклогексан | 4 064,73 | 4,69 | СО | 10,83 | 0,02 | ||||
| - гексан | 8 337,46 | 9,62 | СО2 | 2,17 | 0,01 | ||||
| - водяной пар | 8 666,80 | 10,00 | Н2S | 2,17 | 0,01 | ||||
| CH4 | 2 489,54 | 2,87 | |||||||
| C2H2 | 101,83 | 0,11 | |||||||
| C2H4 | 4 606,40 | 5,31 | |||||||
| C2H6 | 452,84 | 0,52 | |||||||
| C3H4 | 153,84 | 0,17 | |||||||
| C3H6 | 1 854,70 | 2,13 | |||||||
| C3H8 | 49,83 | 0,06 | |||||||
| C4H4 | 28,17 | 0,03 | |||||||
| C4H6 | 634,84 | 0,73 | |||||||
| C4H8 | 448,51 | 0,52 | |||||||
| C4H10 | 45,50 | 0,05 | |||||||
| бензол | 1 167,85 | 1,35 | |||||||
| толуол | 650,00 | 0,75 | |||||||
| Ксилол | 229,67 | 0,27 | |||||||
| С5 | 446,34 | 0,52 | |||||||
| С6 | 99,67 | 0,12 | |||||||
| С7 | 15,17 | 0,02 | |||||||
| С8 | 2,17 | 0,01 | |||||||
| С9 | 138,67 | 0,16 | |||||||
| С10 | 62,83 | 0,07 | |||||||
| Масло | 708,52 | 0,82 | |||||||
| Вода | 7 002,77 | 8,08 | |||||||
| Технологические потери: | 108,33 | 0,13 | |||||||
| 2. Масло для предварительногонагрева сырья | 40 678,71 | 46,93 | 2. Масло после предварительногонагрева сырья | 40 678,71 | 46,93 | ||||
| 3. Вода для закалки пирогаза | 24 341,46 | 28,07 | 3. Вода после закалки пирогаза | 24 341,46 | 28,07 | ||||
| Итого: | 86 687,17 | 100,00 | Итого: | 86 687,17 | 100,00 | ||||
6. Тепловой баланс
В основе уравнения теплового баланса любого процесса или аппарата лежит закон сохранения энергии, согласно которому количество теплоты (ΣQ1), поступающей в данный процесс, если в последнем нет превращение ее в другой вид энергии, равно количеству теплоты, выделяющейся в процессе (ΣQ2).
ΣQ1 = ΣQ2
ΣQ1 - ΣQ2 = 0 [2]